Effecten van de schildklierhormoonstatus op de lichaamssamenstelling: Genetische varianten in het schildklierhormoonmetabolisme Sara Guillemaere Verhandeling ingediend tot het verkrijgen van de graad van Master in de Biomedische Wetenschappen Promotor: Prof. Dr. JM Kaufman Vakgroep Endocrinologie Academiejaar 2010-2011 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen “De auteur en de promotor geven de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef.” Datum (handtekening student) (Naam student) (handtekening promotor) (Naam promotor) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Inhoudstafel Samenvatting 1 1. Inleiding 1.1. Situering onderwerp 1.2. Synthese schildklierhormonen 1.3. Regulatie schildklierhormoonstatus 1.4. Schildklierhormoontransporters 1.5. Belang van de deïodinasen 1.6. Effecten van hypo- en hyperthyreose 1.7. Hypothese 2 2 3 5 7 7 9 10 2. Materialen en methoden 2.1. Proefpersonen 2.2. Meten lichaamssamenstelling 2.3. Bepaling schildklierhormoonconcentraties 2.3.1. Op de Modular E170 2.3.2. Met RIA 2.4. Voorbereiding stalen 2.5. Te bepalen SNP‟s 2.6. Bepaling primers 2.7. Bepaling positieve controles 2.7.1. PCR 2.7.2. Agarosegelelektroforese 2.7.3. DNA sequencing 2.8. Taqman PCR : genotypering van de stalen 2.9. Analyse van de bekomen resultaten 2.10. Kaderen van eigen aandeel 12 12 13 14 14 15 15 16 16 17 17 17 18 18 21 21 3. Resultaten 3.1. Beschrijvende statistiek 3.1.1. Antropometrie, algemene kenmerken en schildklierhormoonparameters 3.1.2. Lichaamssamenstelling a. DXA b. pQCT c. Biodex 3.2. Bepaling SNP‟s 3.2.1. Bepaling primers 3.2.2. Bepaling positieve controles 22 22 22 24 24 25 25 26 26 26 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 3.3. Analyse SNP‟s 3.3.1. Hardy-Weinberg evenwicht 3.3.2. Relatie SNP’s met schildklierhormoonparameters a. rs7832552 b. rs11206244 c. rs2235544 d. rs225014 3.3.3. Relatie SNP’s met lichaamssamenstelling a. rs7832552 b. rs11206244 c. rs2235544 d. rs225014 3.3.4. Realtie met andere parameters uit de literatuur 3.3.5. Invloed van SNP’s in het deïodinase 1-gen op de verschillende lengteparameters a. rs11206244 b. rs2235544 4. Bespreking 4.1. TRHR 4.1.1. rs7832552 a. Eigen bevindingen b. Mogelijke verklaringen c. Vergelijking met bestaande literatuur 4.2. Deïodinase 1 4.2.1. rs11206224 a. Eigen bevindingen b. Mogelijke verklaringen c. Vergelijking met bestaande literatuur 4.2.2. rs2235544 a. Eigen bevindingen b. Mogelijke verklaringen c. Vergelijking met bestaande literatuur 4.3. Deïodinase 2 4.3.1. rs225014 a. Eigen bevindingen b. Mogelijke verklaringen c. Vergelijking met bestaande literatuur 4.4. Invloed SNP2 & 3 op verschillende lengteparameters 27 27 27 27 27 29 30 31 31 32 33 33 34 34 34 35 36 36 36 36 36 37 38 38 38 39 40 41 41 42 42 44 44 44 44 45 46 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 5. Algemeen besluit 46 6. Referentielijst 47 Bijlagen 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Protocols RIA Protocol DNA-extractie Protocol PCR : bepaling positieve controles Protocol agarosegelelektroforese Protocol Taqman PCR : genotypering stalen Foto‟s gels positieve controles Hardy-Weinberg calculators 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Samenvatting Bij gezonde personen vertonen de serumschildklierparameters een belangrijke interindividuele variatie, terwijl de intra-individuele variatie binnen een nauwe range ligt. De set-point is afhankelijk van zowel omgevingsfactoren als genetische factoren. Kleine veranderingen in TH-concentraties kunnen belangrijke gevolgen hebben. SNP‟s in de genen betrokken bij de schildklierhormoonpathway kunnen resulteren in een gewijzigde THbioactiviteit en geassocieerd zijn met TH gerelateerde eindpunten. In deze masterproef is het de bedoeling de effecten van de vier gekozen SNP‟s op schildklierhormoonstatus en lichaamssamenstelling na te gaan in de Siblos-cohorte. Er werd gekozen om vier SNP‟s te onderzoeken, meerbepaald één in het TRHR-gen (rs7832552) en drie in de deïodinasegenen waarvan twee in DiO1 (rs11206244 en rs2235544) en één in DiO2 (rs225014). De Siblos-cohorte bestaat uit 675 gezonde Caucasische mannen tussen 25 en 45 jaar uit de omgeving van Gent en werd later nog uitgebreid tot 999 proefpersonen. De mannen ondergingen uitgebreide metingen van het lichaam (antropometrie) en de lichaamssamenstelling via DXA, pQCT, Biodex en metingen met een handdynamometer. Verder werden ook de schildklierhormoonconcentraties bepaald. De DNA-stalen van de proefpersonen werden gegenotypeerd via Taqman-PCR. Vervolgens werd beschrijvende statistiek uitgevoerd, met rapportering van de lichaamssamenstelling, schildklierhormoonparameters en frequenties van de genetische varianten. De statische analyse gebeurde met PASW 18 en Spotfire S+ 8.1. De SNP in TRHR is significant positief geassocieerd met de lengte en borderline significant geassocieerd met de LBM. Dit verband is enkel significant voor homozygoot dragers ten opzichte van niet-dragers. De SNP‟s in het DiO1-gen hebben een invloed op de schildklierhormoonconcentraties en lichaamssamenstelling. Bij dragers van SNP2 zien we een significant hogere rT3- en FT4-concentratie. Verder hebben dragers van deze SNP gemiddelde een groter gestalte. SNP3 daarentegen is geassocieerd met een significant lagere rT3concentratie, een hogere concentratie T3 en een kleinere lichaamslengte. Beide SNP‟s hebben tegenovergestelde effecten, SNP2 verlaagt de activiteit van D1 terwijl SNP3 de activiteit verhoogt. De SNP in het DiO2-gen heeft een toegenomen werking van D2 tot gevolg, wat op zich leidt tot een daling in T4. Verder heeft deze ook een negatieve invloed op de BMD. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 1. Inleiding 1.1. Situering onderwerp De schildklier is gelegen in de hals anterieur van de trachea en de larynx (zie figuur 1). Het is de grootste endocriene klier van het lichaam. Microscopisch is de schildklier opgebouwd uit follikels waarvan het lumen gevuld is met colloïd. Hierin bevindt zich het eiwit thyroglobuline, dat mede verantwoordelijk is voor de productie van schildklierhormoon of thyroïd hormoon (TH). TH is essentieel voor de normale groei, de ontwikkeling en het metabolisme van verschillende weefsels. (1) De meeste kennis omtrent de werking van het schildklierhormoon is afgeleid vanuit schildklieraandoeningen, waarbij manifest teveel of te weinig schildklierhormoon in het lichaam aanwezig is. De regeling van het schildklierhormoonmetabolisme binnen de normale fysiologische grenzen is onvolledig gekend. Deze masterproef betreft een onderdeel van een doctoraatstudie waarbij de relatie tussen de schildklierhormoonstatus en lichaamssamenstelling bij jonge gezonde mannen onderzocht wordt. In deze masterproef is het de bedoeling de invloed van verschillende genetische varianten in de deïodinasen en in de thyrotropine releasing hormoonreceptor (TRHR) te onderzoeken. Via literatuuronderzoek werden verschillende SNP‟s geïdentificeerd die in andere cohortes bewezen effecten hebben op de schildklierhormoonconcentraties en/of de lichaamssamenstelling. Verder in deze inleiding zullen nog de synthese van schildklierhormonen, de regulatie van de schildklierstatus, de schildklierhormoontransporters, het belang van de deïodinasen en de effecten van hypo- en hyperthyreose besproken worden. Figuur 1. De schildklier is gelokaliseerd in de hals anterieur van de trachea en de larynx. (2) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 1.2 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Synthese van de schildklierhormonen De folliculaire cellen van de schildklier produceren continu het precursoreiwit thyroglobuline (TG) en secreteren dit in het colloïd in het centrum van de follikels, voor iodinatie en opslag. Het jodium, nodig voor de iodinatie, is afkomstig uit het dieet en wordt enkel opgenomen en gebruikt door de schildklier. Het treedt de schildklier binnen via de Natrium+/Iodiumsymporter of NIS (zie figuur 2). De oxidatie en conjugatie van jodium op de tyrosineresiduen wordt de organificatie genoemd. De tyrosineresiduen, waaruit TH wordt afgeleid, worden geïodineerd tot monoiodotyrosine (MIT) en di-iodotyrosine (DIT) door middel van het enzyme thyroid peroxidase (TPO). In het colloïd gaan MIT en DIT verbindingen aan met elkaar. Twee DIT‟s vormen samen thyroxine (T 4), één MIT en één DIT vormen 3,3‟,5-triiodothyronine (T3). De schildklier is de enige endocriene klier in het menselijk lichaam die een grote hoeveelheid hormoon extracellulair opslaat, namelijk in het colloïd. T4 is een prohormoon met beperkte intrinsieke biologische activiteit, hieruit wordt de actievere vorm T3 afgeleid door deïodinatie (zie verder). De beide TH‟s en het aminozuur tyrosine staan afgebeeld op figuur 3. (3) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Figuur 2. NIS (4) Figuur 3. T3 en T4 worden door iodinatie onder invloed van TPO afgeleid van het aminozuur tyrosine. (eigen figuur) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 1.3 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Regulatie van de schildklierstatus Thyrotropine releasing hormone (TRH) is een tripeptide-hormoon gesecreteerd door de hypothalamus. Door binding op TRH-receptor (TRHR), aanwezig op de oppervlakte van de hypofyse, kan het zijn functie uitvoeren. Het voornaamste gevolg van de TRH-TRHR binding is het stimuleren van de secretie van TSH (of thyroïd stimulerend hormoon) door de hypofyse. Dit zijn de eerste stappen in de hormonale cascade van de hypothalamo-hypofysaireschildklier-as (hypothalamic-pituitary-thyroid axis of HPTA, zie figuur 4). (5) De synthese van TH (zie 1.2) en de secretie in het bloed wordt aangestuurd door het thyroïd stimulerend hormoon (TSH) uit de hypofyse. Hierdoor wordt thyroglobuline (TG), dat opgeslagen zit in het colloïd, opgenomen door de folliculaire cellen via endocytose. Vervolgens wordt het TH gekliefd van de TG-moleculen door lysosomale proteolyse via de thyroïd oxidasen. TH verlaat de folliculaire cellen via diffusie naar de capillairen rond de follikels. (6) Het grootste deel van T3 en T4 dat circuleert in de bloedsomloop is gebonden aan plasmaeiwitten zoals TBG (thyroïd-bindend globuline), albumine en transthyretine (of prealbumine). T3 is de meest bioactieve vorm van TH en bindt aan de nucleaire schildklierhormoonreceptoren, aanwezig in verschillende weefsels. De biologische activiteit van T3 is afhankelijk van de intracellulaire T 3-concentratie. Dit is op zijn beurt afhankelijk van de concentratie circulerend T 3, het transport van TH door de celmembraan en de aanwezigheid van deïodinasen, dit zijn enzymen die TH activeren of inactiveren (7). TPO (thyroïd peroxidase) is een enzym gemaakt in de schildklier dat belangrijk is in de productie van TH. Het bevindt zich in de follikelcellen van de schildklier waar het onder andere T4 omzet in T3. Anti-TPO (ATPO) antilichamen breken TPO af, waardoor er minder omzetting is van T4 naar T3. Een tweede antilichaam is het anti-thyroglobuline (ATG) antilichaam dat TG afbreekt. Als gevolg hiervan wordt minder TH gemaakt. De aanwezigheid van één of beide antilichamen in het bloed wijst op een auto-immune schildklieraandoening, Hashimoto thyroïditis genaamd, die leidt tot hypothyreose. De antilichamen zijn echter niet de oorzaak, maar wel het gevolg van auto-immuniteit. (8) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Figuur 4. De hypothalamo-hypofysaire-schildklier as met detail van één schildklierfollikel (9). De hypothalamus produceert TRH dat de hypofyse stimuleert om op zijn beurt TSH te produceren. TSH bindt vervolgens op de TSHR op de schildklier wat zorgt voor de synthese en vrijlating van reeds gevormde TH‟s die opgeslagen zitten in het colloïd en productie van nieuwe TH‟s. In de schildkliercellen komen T3 en T4 los van TG en worden ze gesecreteerd in het bloed. Daar binden ze deels aan transporteiwitten, maar het is de vrije fractie die instaat voor de negatieve feedback naar de hypothalamus en de hypofyse waardoor de pathway onderdrukt wordt. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 1.4 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Schildklierhormoontransporters Het TH-metabolisme en de TH-activiteit vinden grotendeels intracellulair plaats. Daarom is er transport nodig van de iodothyronines door de plasmamembraan. Dit gebeurt via actief transport aan de hand van transporteiwitten en niet door passief transport, ondanks het feit dat de iodothyronines lipofiel zijn. Er zijn reeds verschillende transporterfamilies geïdentificeerd. De 2 belangrijkste families zijn de monocarboxylaat transporter (MCT) familie en de organic anion transporting polypeptides (OATP) familie. De belangrijkste actieve iodothyronine transporters uit deze families zijn MCT8, MTC10 en OATP1. (10) 1.5 Belang van de deïodinasen De schildklier secreteert slechts een klein deel van het aanwezige T 3 in het lichaam. Het grootste deel wordt gesynthetiseerd door outer ring deiodination (ORD) van T 4 in de weefsels. T4 en T3 worden beiden geïnactiveerd door inner ring deiodination (IRD) tot respectievelijk 3,3‟,5‟-tri-iodothyronine (reverse T3 of rT3) en 3,3‟-di-iodothyronine (T2). De enzymen verantwoordelijk voor de ORD en/of IRD van de TH‟s worden de deïodinasen genoemd. Er zijn 3 deïodinases betrokken bij de enzymatische deïodinatie van TH, namelijk deïodinase 1 (D1), deïodinase 2 (D2) en deïodinase 3 (D3). D1 wordt geëxprimeerd in de lever, nier en schildklier en heeft zowel ORD als IRD activiteit. Het is vooral belangrijk in de productie van serum T3 en klaring van serum rT3. D2 wordt geëxprimeerd in de hersenen, de hypofyse, het bruin vetweefsel, de schildklier, de skeletspieren en het hart. D2 heeft enkel ORD activiteit en is belangrijk voor de lokale productie van T 3 in de hersenen, de hypofyse en het bruin vetweefsel. Het is eveneens van belang in de productie van circulerend T 3. D3 wordt geëxprimeerd in de volwassen hersenen en huid en in verschillende foetale weefsels. Het heeft enkel IRD activiteit en is belangrijk voor de negatieve controle van lokale en systemische T3 levels. (10) 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Figuur 5. Schildklierhormoondeiodinatie : ORD wordt gecatalyseerd door D1 en D2 en activeert het prohormoon T4, IRD wordt primair gecatalyseerd door D3 en inativeert T3 en T4. (11) Een grote variatie in de graad van deïodinase-expressie tussen verschillende weefsels resulteert in een grote variatie in de relatieve bijdrage van de serumschildklierhormoonconcentraties aan de lokale schildklierhormoonwerking. Zo draagt serum T3 bij tot 87% van intracellulair T3 in de nier, maar slechts tot 50% van intracellulair T 3 in de hypofyse en slechts tot 20% van het intracellulair T3 in de cerebrale cortex, waar het grootste deel van T3 afkomstig is van lokale deïodinatie van T4. Hierdoor heeft variatie in de ratio T3/T4 in de circulatie verschillende effecten in verschillende weefsels, met een mogelijke impact op een aantal belangrijke biologische parameters zoals lichaamsgewicht, serumlipiden, hartritme, botmetabolisme, ontwikkeling van het centraal zenuwstelsel en psychisch welzijn. (12) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 1.6 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Effecten van hypo- en hyperthyreose Subklinische hypo- en hyperthyreose is een veel voorkomend probleem in de algemene populatie. De incidentie neemt toe met toenemende leeftijd. De diagnose wordt gedefinieerd op laboratoriumonderzoek door de aanwezigheid van gestoorde schildklierparameters : afwijkende TSH-concentraties (normaal: 0,45-4,5mU/L) samen met normale FT4 en FT3 levels bij een intacte HPTA. De meeste patiënten zijn asymptomatisch. Indien er wel symptomen aanwezig zijn, zijn deze vaak mild en niet-specifiek. Subklinische hypothyreose is gedefinieerd door gestegen TSH met normale FT 4 waarde. De meest voorkomende oorzaak is auto-immune thyroïditis (Hashimoto) geassocieerd met positieve anti-peroxidase (anti-TPO) antilichamen. Patiënten zijn meestal asymptomatisch maar sommigen vertonen symptomen zoals moeheid, droge huid en constipatie tot cardiale dysfunctie en neuropsychiatrische symptomen zoals depressie. Eens een gestegen TSH met normale FT4 gezien wordt, moet dit bevestigd worden na 2 tot 12 weken en dienen anti-TPO antilichamen gemeten te worden. De behandeling bestaat uit T 4-vervangingstherapie. Subklinische hyperthyreose wordt gedefinieerd als een verlaagde TSH-concentratie met normale waarden van FT4 en FT3 levels. De symptomatologie hiervan is enorm variabel. Er zijn verschillende oorzaken zoals onder andere endogene overproductie bij ziekte van Graves en overdosering van schildklierhormoontabletten. De meerderheid patiënten met subklinische hyperthyreose hebben een TSH tussen 0,1 en 0,4 mU/L. Meestal is hier geen behandeling nodig, enkel monitoring van symptomen en regelmatige schildkliertesten ter controle. De gevolgen op hart en skelet zijn meer uitgesproken wanneer TSH <0,1 mU/L. De behandeling hangt af van de symptomen en hun ernst. (13) Hypo- en hyperthyreose hebben een duidelijk invloed op vetweefsel. Bij hypothyreose is er een gewichtstoename te zien door toename in vetmassa (fat mass), terwijl er bij hyperthyreose een gewichtsverlies te zien is te wijten aan toegenomen lipolyse ten gevolge van de hormoonafhankelijke upregulatie van de andrenerge receptoren. Schildklieraandoeningen kunnen ook de spierfunctie beïnvloeden en hebben dus een invloed op de spiermassa of lean mass. Hyperthyreose leidt tot verzwakking van de skeletspieren, afbraak van skeletpieren, cardiale myopathie en hartfalen. Patiënten met hypothyreose ondervinden ook een invloed op de spieren zoals myalgie, verzwakking en verminderde uithouding bij inspanningen. (13) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Verder verstoren schildklieraandoeningen ook het evenwicht tussen de osteoblasten en osteoclasten waardoor het botmetabolisme beïnvloed wordt. Hyperthyreose is geassocieerd met een reductie in botmassa en dus met osteoporose en verhoogde risico op botfracturen door het niet-gecompenseerd botverlies. Mogelijks verlaagt het ook de botdensiteit (bone mineral density of BMD). Hypothyreose heeft ook effect op de gezondheid van het bot en leidt tot vertraagde groei. De lichaamssamenstelling wordt dus beïnvloedt door de aanwezigheid van te veel of te weinig schildklierhormoon via effecten op vetweefsel, spierweefsel en bot. (14) 1.7 Hypothese Bij gezonde personen vertonen de serumschildklierparameters een belangrijke interindividuele variatie, terwijl de intra-individuele variatie binnen een nauwe range ligt. Naast omgevingsfactoren zoals de voeding, roken of jodiuminname, kunnen genetische factoren belangrijke bijdragen leveren tot deze variabiliteit, waardoor elk individu een verschillende setpoint voor de schildklierfunctie heeft. Bevindingen bij patiënten met subklinische hyper- en hypothyreose illustreren dat zelfs kleine veranderingen in THconcentratie belangrijke gevolgen kunnen hebben voor een groot aantal klinische eindpunten die verband houden met de schildklierhormonen (vb. atherosclerose, hartritme, botmineraaldensiteit en obesitas). (7) Polymorfismen zijn genetische varianten die voorkomen bij meer dan 1% van de populatie. Single nucleotide polymorphisms (SNP‟s) zijn een specifieke vorm van polymorfismen waarbij er slechts een verandering is van één nucleotide in het DNA. Indien de SNP gelegen is in een intron van een gen, kan dit leiden tot een verandering in het eiwit waarvoor het DNA codeert. SNP‟s in de genen betrokken bij de schildklierhormoonpathway kunnen dus mogelijk resulteren in een gewijzigde TH-bioactiviteit en geassocieerd zijn met TH gerelateerde eindpunten. SNP‟s in de schildklierhormoonpathway kunnen de biologische systemen op twee manieren beïnvloeden, ten eerste door wijziging in serum schildklierhormoonconcentraties en ten tweede door de intracellulaire beschikbaarheid van T 3 te veranderen. Het effect van genetische variatie blijkt echter in de meeste lichaamssystemen onafhankelijk van de serumschildklierwaarden, waardoor het belang van lokale regulatie van schildklierhormoon in weefsels wordt aangetoond. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen In deze masterproef is het de bedoeling de effecten van de vier gekozen SNP‟s op schildklierhormoonstatus en lichaamssamenstelling na te gaan in de Siblos-cohorte. Mutaties in TRHR-gen kunnen de affiniteit van TRHR voor TRH verminderen, met centrale hypothyreose tot gevolg. Voor deze masterproef werd gekozen om één SNP rs7832552 (C/T) in het TRHR-gen te analyseren. Voor deze SNP werd in een genome wide associatie study (GWAS) een associatie gevonden met een hogere lean body mass (2,5kg), bij de homo- en heterozygote SNP-dragers ten opzichte van de dragers van het wild-type. Deze gegevens werden gerepliceerd in drie onafhankelijke cohortes. (5) Verder werden drie SNP‟s gekozen in de verschillende deïodinasegenen nl. twee SNP‟s in het Deïodinase 1 gen (DiO1): rs11206244 en rs 2235544 en één SNP in het Deïodinase 2 gen (DiO2): rs225014. Deïodinase 1 (D1) speelt een belangrijke rol in de productie van T 3 uit T4 en in de omzetting van rT3 naar T2. De eerste SNP (rs11206244: C/T) heeft een verminderde activiteit van D1 tot gevolg. Dit zou theoretisch moeten leiden tot een stijging in rT3, rT3/T4 en T4 en een daling in T3/rT3 en T3/T4. Verder werden ook een stijging in lean body mass en een hogere spierkracht en -massa waargenomen. (15) De tweede SNP (rs2235544: A/C) is geassocieerd met een toegenomen activiteit van D1. Hieruit volgt een stijging van T3 en een daling van T4, met een stijging van T3/T4 tot gevolg. Verder is er ook een daling te zien in rT 3 en dus een stijging in T3/rT3. (12) Deïodinase 2 (D2) speelt eveneens een rol in de omzetting van T 4 naar T3. De SNP in het DiO2-gen (rs225014: C/T) is geassocieerd met een verminderde D2-activiteit en dus minder omzetting van T4 naar T3. Hierdoor is er een verminderde lokale beschikbaarheid van T 3 in bot en dus een mogelijke invloed op het skeletmetabolisme. (16) Heemstra et al. (17) vonden een verhoogde botturnover en een 6% lagere botdichtheid ter hoogte van de corticale femurhals in een populatie patiënten met genezen gedifferentieerd schildkliercarcinoom. Dit is te wijten aan de verminderde activiteit van D2 waardoor er lokaal in het bot een daling in het T3-level voorkomt. Eveneens werd bij personen met obesitas en type 2 diabetes een verband gevonden tussen deze SNP en BMI en insuline resistentie. (16) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 2. Materialen en methoden 2.1 Proefpersonen Voor het opstellen van de Siblos-cohorte werden op basis van de bevolkingsregisters alle mannen met een leeftijd tussen de 25 en 45 jaar uit verschillende randgemeenten van Gent aangeschreven, meerbepaald Melle, Merelbeke, Lochristi, Drongen, Zwijnaarde en Deinze. De inclusiecriteria waren naast afkomstig zijn uit de omgeving van Gent en een leeftijd te hebben tussen 25 en 45 jaar, verkeren in een goede algemene gezondheid en één of meerdere broers te hebben waarvan het leeftijdsverschil met henzelf kleiner was dan 12 jaar en die eveneens binnen dezelfde leeftijdscategorie vielen. Identieke tweelingen werden uitgesloten. De exclusiecriteria waren het hebben van een aandoening of nemen van medicatie die het botmetabolisme en/of steroïdmetabolisme beïnvloeden. Enkel Caucasische mannen werden geïncludeerd aangezien onze studie zich wenste te beperken tot het Caucasische ras. De Siblos-cohorte pool 1 bevat na exclusie gegevens van 675 gezonde mannen. De cohorte werd verder uitgebreid om een 1000-tal proefpersonen te bekomen (pool 2 bestaat uit 324 proefpersonen). Alle analyses in deze masterproef werden uitgevoerd op pool 1, omdat bij het schrijven van de masterproef de schildklierparameters in pool 2 nog niet bepaald waren. Enkel voor rs7832552 werd reeds een database gemaakt voor pool 1 en 2 met een beperkt aantal gegevens in verband met lichaamssamenstelling. In totaal werden specifiek voor de studie naar invloed van schildklierhormoonconcentratie op de lichaamssamenstelling in pool 1 36 studiepersonen geëxcludeerd. Hiervan hadden 2 proefpersonen een duidelijke hyperthyreose met normale perifere TH-waarden maar onderdrukte TSH-waarden (< 0,04 mU/L) (14). De andere 34 proefpersonen hadden positieve auto-immuniteit van de schildklier, dit is anti-TPO > 35 U/L en/of anti-TG > 115 U/L (cut-off waarden voor auto-immuniteit, Roche Modular kit insert). Zij werden uitgesloten aangezien bij aanwezigheid van auto-immuniteit de kans op abnormale schildklierhormoonwaarden groot is. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2.2 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Meten lichaamssamenstelling De lichaamssamenstelling werd bepaald via dual energy X-ray absorptiometry of DXA (QRD 4500 DXA, software version 11.2.1; Hologic Inc., Bedford, MA, USA) (18). Met deze tweedimensionele techniek werden de totale botoppervlakte (in cm2) en botmassa (in g) bepaald van de heup, de wervelzuil en het volledige lichaam. De bepalingen steunen op het meten van de absorptie van röntgenstralen door het calcium aanwezig in bot. Verder werd ook de botdensiteit (BMD of bone mineral density, g/cm²) berekend voor de lumbale wervelzuil, de heup en de niet-dominante arm door de botmassa te delen door de totale oppervlakte van het doorstraalde bot. (19) Uit de whole body meting werd het percentage spier, vet en bot van een persoon bepaald. Normaal bedraagt de BMC (of bone mineral content) ongeveer 2-4% van het totale lichaamsgewicht. De gezonde bovengrens voor vetmassa (fat mass) bij mannen is 20% (20). Via instant vertebral assesment (IVA) werd gecontroleerd op de aanwezigheid van wervelindeukingen. De reproduceerbaarheid van de alle resultaten bekomen met DXA werd nagegaan. De variatiecoëfficiënten bekomen uit dagelijkse en wekelijkse fantoommetingen waren <1%. Om de beperking van 2-dimensionele beeldvorming bij DXA metingen teniet te doen, gebeurde ook metingen met de pQCT (XCT2000 scanner, Stratec GmbH, Pforzheim, Germany) of peripheral quantative computed tomography (21). Hiermee worden doorsnedes van botweefsels bepaald ter hoogte van de arm en het been, waaruit de kwaliteit van het bot ter hoogte van de extremiteiten kan worden afgeleid. De volumetric BMD (vBMD) van het corticaal en trabeculair bot, de geometrie van het corticale bot, de grootte van bot en de corticale BMC werden bepaald van de dominante voorarm en het dominante onderbeen. Het bepalen van de spierkracht gebeurde via metingen met een isokinetische dynamometer (Biodex, New York, USA) (22). De isokinetische spierkracht (peak torque) van de bovenarm en het bovenbeen werd respectievelijk gemeten ter hoogte van de musculus biceps en quadriceps van de dominante ledematen (in Nm of Newton meter). Met een handdynamometer (JAMAR hand dynamometer, Sammons and Preston, Bolingbrook, IL, USA) (23) werd de grijpkracht (of grip strenght) gemeten (in kg). Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Verder werden ook bloedstalen afgenomen, urinestalen verzameld, vragenlijsten ingevuld en verschillende lichaamsmetingen (antropometrie) uitgevoerd. Wat betreft de antropometrie werden de lengte, de sitting height (lengte van staartbeen tot kruin van hoofd), de sternum height (lengte romp tot bovenkant sternum), de lengte van de voorarm, de calf height (lengte van het onderbeen), de omtrek van het middel en de heup, de armenspan (armspan) en het gewicht gemeten. De BMI werd berekend (BMI = gewicht (kg)/lengte(m)²). 2.3 Bepaling schildklierhormoonconcentraties Binnen onze cohorte werden TSH, FT3, FT4, ATPO, ATG, rT3, TT3, TT4 en TBG bepaald door middel van immunoassays op humaan serum. TSH, FT 3, FT4, ATPO en ATG werden bepaald op de Modular E170 (Roche Diagnostics gmbH, Mannheim, Germany) via elektrochemoluminiscentie (ECLIA of ElektroChemoLuminiscentie ImmunoAssay) en TT3, TT4, rT3 en TBG werden bepaald door RIA-methodes (RadioImmunoAssay). 2.3.1 Op de Modular E170 De kwantitatieve bepaling van TSH, FT3, FT4, ATPO en ATG gebeurde op de Modular E170, op automatische wijze. De test voor de bepaling van TSH is gebaseerd op het sandwich-principe. Tijdens de 1 e incubatiestap werd het patiëntstaal samen gebracht met 2 verschillende soorten antilichamen specifiek tegen het te onderzoeken analyt. Het 1e soort antilichamen was gebiotinyleerd en de 2e soort gelabeld met ruthenium. Vervolgens werden paramagnetische micropartikels, gecoat met streptavidine, toegevoegd. In de 2e incubatiestap werden immuuncomplexen gevormd tussen de antilichamen en de micropartikels. In de meetcel werden de immuuncomplexen magnetisch vastgehouden terwijl vrije reagentia werden weggewassen. Tenslotte werd in de ECL-reactie een hoeveelheid licht geproduceerd die recht-evenredig is met de hoeveelheid analyt in het patiëntstaal. Via een calibratiecurve werd de concentratie antigen of analyt berekend. Het basisprincipe voor de kwantitatieve bepaling van vrij thyroxine (FT4), vrij triiodothyronine (FT3), anti-thyroid peroxidase (ATPO) en anti-thyroglobuline (ATG) is een 2-staps competitieve immuno-assay techniek. Tijdens de 1e incubatiestap werd het patiëntstaal samen gebracht met een gelabeld antilichaam specifiek tegen het te onderzoeken analyt. Vervolgens werden een gekende hoeveelheid van het analyt in gebiotinyleerde vorm Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen toegevoegd samen met streptavidine-gecoate paramagnetische micropartikels. De nog vrije bindingsplaatsen van de gelabelde antilichamen werden ingenomen, met vorming van een antilichaam-hapten complex. Het volledige complex bond vervolgens op de micropartikels. In de meetcel werden immuuncomplexen weerhouden, terwijl ongebonden reagens en staal werden weggewassen. Tenslotte werd in de ECL-reactie een hoeveelheid licht geproduceerd die omgekeerd evenredig was met de hoeveelheid antigen aanwezig in het patiëntstaal. Via een calibratiecurve werd de concentratie antigen of analyt berekend. 2.3.2 Met RIA Via RadioImmunoAssay (RIA) werden 4 schildklierparameters bepaald, namelijk reverse T3 (rT3), totaal T3 (TT3), totaal T4 (TT4) en thyroïd-bindend globuline (TBG). De protocols voor deze 4 tests zijn te vinden in bijlage 1. Voor de kwantitatieve bepaling in een staal wordt een gekende hoeveelheid analyt 125 I-gelabeld toegevoegd aan een serumstaal van de proefpersoon. Dit wordt vervolgens 1u geïncubeerd met anti-analyt antilichamen in een proefbuis. Beide antigenen treden in competitie voor de anti-analyt antilichamen. De kwantitatieve bepaling via RIA is gebaseerd op de overblijvende hoeveelheid vrij radioactief-gelabeld antigen. 2.4 Voorbereiding stalen DNA-extractie en -opzuivering werd uitgevoerd op EDTA bloed (bloed dat behandeld werd met ethyleen-diamine tetra-azijnzuur) met behulp van een commerciële kit (Puregene DNA Purification KIT). De extractie was gebaseerd op lyse van de rode bloedcellen, gevolgd door proteïneprecipitatie. Nadien werd het DNA geprecipiteerd en na de wasstap werd het geresuspendeerd in DNA hydration solution. Het protocol is te vinden in bijlage 2. Vervolgens werden voor iedere proefpersoon DNA verdunningen gemaakt van respectievelijk 75 en 9 ng/µl en dit door het toevoegen van DNA hydration solution. Deze verdunningen werden bewaard in de diepvries bij -18°C. Per gekozen SNP werden de primers bepaald (zie verder) en besteld bij Eurogentec. Na levering werden deze geresuspendeerd en verdund naar de gewenste concentratie (30 µM) voor latere PCR-reacties. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2.5 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Te bepalen SNP‟s Via literatuurstudie werden de 4 SNP‟s gekozen om te onderzoeken in deze masterproef. Er werd gekozen voor rs7832552, rs11206244, rs2235544, rs225014 aangezien over deze SNP‟s de meeste artikels en dus voorgaande studies waren terug gevonden. Hierdoor kan de reproduceerbaarheid makkelijker worden nagegaan. Er werd geopteerd voor 4 SNP‟s aangezien de masterproef in beperkte tijd diende uitgevoerd te worden. 2.6 Bepaling primers Vooreerst werden de te onderzoeken SNP‟s met omliggende sequentie gezocht op de Ensemble website (http://www.ensembl.org/index.html). Via PrimerExpress® (software v3.0) (https://products.appliedbiosystems.com/ab/en/US/adirect/ab?cmd=catNavigate2&catID=605 537&tab=Overview&catID=605537&tab=Overview) werden mogelijke primers gezocht. Voor de instelling van de parameters baseerden we ons op de verschillende voorwaarden waaraan een primer moet voldoen. De voorwaarden zijn : een primerlengte van 9-30 baseparen (optimaal 20bp), smeltemperatuur (Tm) tussen 58 en 60°C, GC-inhoud tussen 30 en 80% (optimaal 50%), maximaal 2 C en/of G basen in de 5 nucleotiden aan 3‟ uiteinde, geen SNP‟s en geen secundaire structuren in de primersequenties aanwezig. Verder ligt de ideale ampliconlengte, dit is de afstand tussen forward en reverse primer, tussen 80 en 150 baseparen. Vervolgens werd de sequentie waarin de SNP gelegen is, ingevoerd in PrimerExpress. Via dit programma werd automatisch op zoek gegaan naar geschikte primers in de ingegeven sequenties. Via trail&error (inkorten van de sequenties) werden geschikte primers (forward en reverse) gevonden die voldeden aan de vooraf opgestelde voorwaarden. Ter controle werden de primers geblast op de NCBI (http://blast.ncbi.nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGE_TYPE=BlastHome) website om aanwezigheid elders in het menselijke genoom na te gaan en zo eventuele vorming van een alternatief PCR-product te vermijden. De gekozen primers werden besteld bij Eurogentec. Na levering, werd gecontroleerd of ze effectief de sequenties amplificeren die verwacht werden. Hiervoor werd Taqman-PCR (zie verder) uitgevoerd van de stalen aanwezig in de testplaat. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2.7 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Bepaling positieve controles 2.7.1 PCR Uit de resultaten bekomen via Taqman-PCR van de testplaat werden per SNP telkens 3 stalen per genotype gekozen die later dienst zouden doen als positieve controles. Per SNP werd dus voor 9 stalen de specifieke DNA-sequentie waarin de SNP gelegen is, geamplificeerd via PCR (AB Veriti Fast Thermal Cycler) in aanwezigheid van de geschikte primers. In de denaturatiestap (stap 1) werd bij zeer hoge temperaturen (94-96°C) dubbelstrengig DNA gedenatureerd tot enkelstrengig DNA. Tijdens de stap 2, de hybridisatiestap, gingen beide primers (reverse en forward) ten gevolge van een temperatuursverlaging (50 tot 65°C) specifiek binden op het gebied in het enkelstrengig DNA dat complementair was met de sequentie van de primers. Tijdens de elongatiestap (stap 3) steeg de temperatuur naar het optimum voor het DNA polymerase (72°C). Hierdoor werden de deoxynucleosidetrifosfaten (dNTP‟s) aanwezig in het reactiemengsel geïncorporeerd in het zich vormende dubbelstrengig DNA. Stap 2 en 3 werden 30 keer herhaald. Per cyclus werd DNA verdubbeld, wat leidde tot de uiteindelijke amplificatie van het DNA. (zie bijlage 3) 2.7.2 Agarosegelelektroforese Na PCR werd een gelektroforese uitgevoerd om de aanwezige nucleïnezuursequenties te scheiden op basis van grootte. Hiervoor diende men eerst een agarosegel te gieten en deze in TBE-buffer (Tris/Boraat/EDTA) te brengen. In de eerste well werd de ladder geladen (2µl blauwe tracking dye), waardoor na elektroforese een schaal ontstaat waarop de grootte van de aanwezige DNA-fragmenten kan worden afgelezen. De kleurloze DNA-stalen werden gekleurd met een oranje kleurstof (loading dye). Hiervoor werd telkens 5µl staal toegevoegd aan 10µl loading dye. Deze mix werd vervolgens op de gel geladen en de gel werd onder spanning gebracht (45minuten op 200V). Van de bekomen gel werd vervolgens, na kleuring met ethidium-bromide (EtBr), een foto genomen om na te gaan of de PCR reactie gelukt was en of de bekomen amplicons de lengte hadden die verwacht werden bij de keuze van de primers. (zie bijlage 4). Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 2.7.3 DNA sequenering De 9 stalen, die dienst zouden doen als positieve controles, werden ter controle gesequeneerd door de dienst Medische Genetica (MRB, UZ Gent). Sequencen of sequeneren is het bepalen van de volgorde waarin de vier basen voorkomen in het DNA. Hierdoor kon worden nagegaan of de DNA-sequenties inderdaad het veronderstelde genotype hadden. Met het programma CLC sequence viewer 6.4 (http://download.cnet.com/CLC-SequenceViewer/3000-2054_4-10439173.html) werden de resultaten gecontroleerd. De ampliconsequentie die verwacht werd op basis van de gebruikte primers werd gealigneerd met de bekomen sequenties. Deze zouden moeten overeenkomen behalve op de positie van de SNP. Verder werd hiermee ook de SNP bevestigd, dus uit welke basen deze bestond. 2.8 Taqman PCR : genotypering van de stalen De frequentie van de SNP‟s van interesse werden in de onderzoekspopulatie bepaald via Taqman-PCR (StepOne RT-PCR), en dit voor 44 stalen per plaat. De resultaten waren verdeeld in 3 clusters, namelijk homozygoot allel 1, heterozygoot en homozygoot allel 2. Voor toepassen van deze techniek worden verschillende stappen doorlopen. Het volledige protocol vind je in bijlage 5. - Voorbereiding De assay-mix werd zelf gemaakt, deze bestond uit Taqman Universal PCR (=mastermix), SNP genotyping assay en water (respectievelijk 5µl, 0.5µl en 3.5µl per te analyseren staal). Met de Handystep werd 9µl in elke well gedaan van de te onderzoeken 48-well-plaat. Nadien werd met een multichannel pipet 1µl DNA van de studiepersonen per well toegevoegd. Er werden telkens ook 3 positieve controles (één van elk genotype) en 1 negatieve controle meegenomen. - Thermische cycli Volgende cycli werden doorlopen: a. Pre-PCR read : 30sec bij 60°C, b. Holding stage : 20sec bij 95°C, c. Cycling stage (40x) : 1sec bij 95°C en 20sec bij 60°C d. Post-PCR read : 30sec bij 60°C. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Elke Taqman MGB probe bond specifiek aan zijn complementaire sequentie gelegen tussen de forward en de reverse primer. Indien de probe intact was, werd geen kleursignaal gezien aangezien de reporter-kleurstof en de quencher zich dicht in elkaars buurt bevonden. AmpliTaq Gold DNA polymerase verlengde de primers gebonden aan de DNA template en kliefde de probes die gehybridiseerd zijn aan de target sequentie. Hierdoor werd de quencher gescheiden van de reporter-kleurstof, waardoor de fluorescentie van de reporter toenam. Het fluorescentiesignaal dat gegenereerd werd bij PCR-amplificatie gaf aan welke allelen aanwezig waren in het staal. Het principe is te zien op figuur 6. Figuur 6. Principe Taqman PCR (24) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen - 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Aflezen van de resultaten De genotypes werden uitgezet in een allel-discriminatie plot (figuur 7, uit eigen onderzoek). Hierbij werden 3 clusters onderscheiden waarbij rood staat voor homozygoot allel 1, blauw voor homozygoot allel 2 en groen voor heterozygoot. In de multicomponent plot (figuur 8, uit eigen onderzoek) werd de fluorescentie uitgezet in functie van de doorlopen cycli. Men zag 3 lijnen op de grafiek. De rode, passieve referentie, die constant bleef tijdens het PCR-proces en de groene en de blauwe die ook eerst constant bleven en nadien een snelle stijging in fluorescentie vertonen naarmate de amplificatie vorderde. Indien enkel stijging te zien was in de groene lijn, wees dit op een homozygoot allel 1. Een stijging in de blauwe grafiek wijst op een homozygoot allel 2. Een stijging in beide grafieken wijst op een heterozygoot allel. Figuur 7. Allel-discriminantieplot (voorbeeld uit eigen onderzoek) 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen C/C C/T T/T Figuur 8. Multicomponentplot (voorbeeld uit eigen onderzoek) 2.9 Analyse van de bekomen resultaten Beschrijvende statistiek werd uitgevoerd, met rapportering van de lichaamssamenstelling, schildklierhormoonparameters en frequenties van de genetische varianten. Het HardyWeinberg evenwicht van de genetische varianten eerst nagegaan aan de hand van de online calculator (Michael H. Court, 2005-2008 http://www.tufts.edu/~mcourt01/Documents/ Court%20lab%20-%20HW%20calculator.xls). De associaties tussen lichaamssamenstelling, schildklierhormoonwaarden en SNP‟s in de schildklierhormoonpathways werden bestudeerd door middel van mixed effects lineaire modellen, teneinde de familiestructuur van onze populatie in rekening te brengen. De statische analyse gebeurde met PASW 18 en Spotfire S+ 8.1. Grafieken werden gemaakt met MedCalc. 2.10 Kaderen eigen aandeel Voor deze masterproef werden de 2.5 tot en met 2.9 volledig zelfstandig uitgevoerd. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 3. Resultaten 3.1 Beschrijvende statistiek 3.1.1 Antropometrie, algemene kenmerken en schildklierhormoonparameters De resultaten van de antropometrische bepalingen, enkele algemene kenmerken en de schildklierhormoonparameters van de 675 gezonde broers staan samengevat in tabel 1. Tabel 1. Antropometrie en algemene kenmerken Gemiddelde ± SD Leeftijd (jaar) 34.5 ± 5.5 Gewicht (kg) 81.3 ± 11.8 Lengte (cm) 179.2 ± 6.4 BMI (kg/m²) 25.3 ± 3.5 Percentage rokers Activiteitsniveau volgens Baecke (25): - Tijdens werk 23% 2.71 ± 0.75 - Tijdens sport 2.95 ± 0.99 - Tijdens vrije tijd 2.69 ± 0.58 Handgrijpkracht (kg) 51 ± 8 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen In tabel 2 staan de verschillende schildklierparameters vermeld die bepaald werden op de Modular en via RIA. Uit de bekomen concentraties werden ook verschillende ratio‟s berekend. 34 proefpersonen (of 5%) testten positief met betrekking tot auto-immuniteit van de schildklier. Zij hadden een anti-TPO hoger dan 35 U/l en/of een anti-TG hoger dan 115 U/l. Tabel 2. Schildklierhormoonparameters Gemiddelde ± SD Referentiewaarden FT3 (ng/dl) 3.92 ± 0.37 2.50 - 4.04 FT4 (ng/dl) 1.45 ± 0.18 0.9 - 1.7 rT3 (ng/ml) 0.30 ± 0.06 0.10 – 0.35 TT3 (ng/dl) 2.3 ± 0.4 1.7 – 2.9 TT4 (ng/dl) 135.0 ± 30.4 60 – 157 TSH (mU/l) 1.78 ± 3.38 0.27 - 4.2 TBG (mg/l) 18.3 ± 3.3 12 - 23 ATPO (U/L) 1 8.6 [7.0-10.9] 0 - 35 ATG (U/L) 1 12.3 [10.0-15.6] 0 - 115 Percentage auto-immuniteit (in %) 1 in mediaan [Q1-Q3] 5% Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 3.1.2 Lichaamssamenstelling a. DXA De resultaten bekomen met DXA (n=675) staan samengevat in tabel 3. Deze zijn weergegeven in gemiddelde ± SD. Tabel 3. DXA-metingen en –bepalingen Gemiddelde ± SD Totale massa (kg) 81.4 ± 11.5 Totale lean mass (kg) 62.1 ± 6.6 Totale fat mass (kg) 16.4 ± 6.4 Totale oppervlakte (cm²) - Heup - Wervelzuil - Whole body 45.28 ± 4.37 71.60 ± 6.33 2352.59 ± 155.09 BMC (g) - Heup - Wervelzuil - Whole body 48.91 ± 8.03 76.02 ± 12.59 2875.43 ± 374.86 BMD (g/cm2) - Heup - Wervelzuil - Whole body 1.08 ± 0.14 1.06 ± 0.12 1.22 ± 0.10 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen b. pQCT De resultaten van de pQCT-metingen (n=675) voor radius en tibia staan samengevat in tabel 4. Deze staan vermeld in gemiddelde ± SD. Tabel 4. pQCT-metingen en -bepalingen Radius Tibia 4519 ± 587 8254 ± 1114 Trabeculair BMD (mg/cm³) (4%) 228 ± 40 Niet bepaald Corticale botoppervlakte (mm²) (66%) 101 ± 14 363 ± 48 Corticale botdensiteit (mg/mm) (66%) 1101 ± 35 1112 ± 24 Perostiale omtrek (mm) (66%) 48 ± 3.8 95 ± 6.0 Endosteale omtrek (mm) (66%) 32 ± 4.4 66 ± 6.8 2.52 ± 0.32 4.52 ± 0.56 Oppervlakte spierdoorsnede (mm²) (66%) Corticale dikte (mm) 66% c. Biodex Met de biodex werd de maximale spierkracht (peak torque) gemeten van de biceps en quadriceps. Deze was 57.30 (± 10.51) Nm (Newton.meter) voor de biceps en 203.16 (± 41.56) Nm voor de quadriceps. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 3.2 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Bepaling SNP‟s 3.2.1 Bepaling primers In tabel 5 zijn de gekozen primers per SNP te vinden zoals bepaald met PrimerExpress®. Tabel 5. Primers en ampliconlengte per SNP Forward primer Reverse primer Ampliconlengte rs7832552 TCCCTCAAATAT CTTGGCTGTTTC CACCCTTGATCG ATCCTGTTTAT 205bp rs11206244 TCTGGAAAAGCTC CACAGTTAATCT CTAGGGACACAG GTCAAGGGTAA 124bp rs2235544 CATGCTGATGG CTCCTACACA ACGAATCAGG CATTCCCAACT 113bp rs225014 AGGGCTGGCAA AGTCAAGAAG AATTCCAGTGT GGTGCATGTCT 114bp 3.2.2 Bepaling positieve controles Voor de SNP rs7832552 hadden alle aanwezige amplicons na PCR een lengte van ongeveer 200bp zoals kon worden afgelezen van de gel (figuur 9). Dit komt overeen met de verwachte lengte van 205bp. Ook voor alle andere SNP‟s hadden alle amplicons een overeenkomstige lengte die voldeed aan de verwachtingen. De foto‟s van de gels zijn terug te vinden in bijlage 6. Figuur 9. Foto gel positieve controles rs7832552 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 3.3 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Analyse SNP‟s 3.3.1 Hardy-Weinberg evenwicht Het Hardy-Weinberg evenwicht werd berekend met een online calculator (zie bijlage 7). Hieronder staan de p-waarden voor χ2-test per SNP weergegeven. Alle SNP‟s zijn in HardyWeinberg equilibrium aangezien de p-waarde telkens groter is dan 0.05. p-waarde voor χ2-test Aantal mislukte stalen / totaal rs7832552 (groep 1) 0.778 7/675 rs7832552 (groep 1&2) 0.143 16/990 rs11206224 0.564 2/675 rs2235544 0.525 9/675 rs225014 0.640 7/675 3.3.2 Relatie SNP met schildklierhormoonparameters a. rs7832552 Wat betreft rs7832552 werd geen invloed gevonden op schildklierhormoonparameters in de oorspronkelijke studiepopulatie (n=675). In de huidige studiepopulatie (n=999) werden de schildklierparameters nog niet bepaald, er kon dus nog geen analyse gemaakt worden van huidige studiepopulatie betreffende de schildklierhormoonparameters. b. rs11206224 De resultaten van rs11206244 staan samengevat in tabel 7a. We zien een significant verschil voor de concentratie rT3 bij dragers van de SNP ten opzichte van de wild types. De ANOVA p-waarde bedraagt 0.0001 wat betekent dat de verschillen tussen de categorieën als significant kunnen beschouwd worden. Het verschil in concentratie tussen C/C en C/T bedraagt 0.018 ng/ml. De concentratie bij T/T ligt gemiddeld 0.037 ng/ml lager dan bij C/C. (zie figuur 9) Ook wat betreft FT4 is er significant verschil te zien tussen de verschillende genotypes onderling (ANOVA p= 0.0299). We zien dat er geen verschil is in concentratie tussen C/C en C/T genotype, maar T/T ligt gemiddeld wel 0.05 ng/dl hoger dan C/C. (zie figuur 10) 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Figuur 9. Het effect van de SNP rs11206244 op rT3. Figuur 10. Het effect van de SNP rs11206244 op de FT4. Tabel 7a. Invloed SNP rs11206244 op schildklierhormoonconcentraties (in gemiddelde ± SD) rs11206244 C/C C/T T/T p-waarde FT3 (ng/dl) 3.93 ± 0.35 3.92 ± 0.39 3.84 ± 0.37 0.4197 FT4 (ng/dl) 1.44 ± 0.18 1.44 ± 0.19 1.49 ± 0.19 0.0299 rT3 (ng/ml) 0.285 ± 0.061 0.303 ± 0.065 0.322 ± 0.062 0.0001 TT3 (ng/dl) 2.29 ± 0.38 2.34 ± 0.39 2.26 ± 0.36 0.251 TT4 (ng/dl) 130.15 ± 30.63 136.61 ± 29.56 137.75 ± 32.70 0.2046 TSH (µU/l) 1.93 ± 5.07 1.67 ± 0.85 1.64 ± 0.60 0.7531 TBG (mg/l) 18.04 ± 3.40 18.71 ± 3.24 18.06 ± 2.98 0.0861 ATPO (U/L)1 8.72 [6.75-11.24] 8.59 [6.81-10.65] 8.38 [7.02-9.88] 0.4933 ATG (U/L)1 12.38 [10.00-15.84] 12.37 [10.00-15.45] 11.83 [10.02-14.76] 0.4436 1 in mediaan [Q1-Q3] 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen c. rs2235544 De resultaten van rs2235544 staan samengevat in tabel 7b. Er werd een uitgesproken significant verschil bij dragers van de SNP ten opzichte van niet-dragers gezien wat betreft rT3 met een ANOVA p-waarde van 0.0001. Bij de heterozygote dragers lag de concentratie rT3 0.22 ng/ml lager dan bij homozygoot WT. Bij homozygote dragers was de concentratie 0.029 ng/ml lager. Ook de concentratie FT3 is significant verschillend maar dit enkel voor heterozygote dragers ten opzichte van wild type (p= 0.0144). Het verschil bedraagt 0.090 ng/dl. De ANOVA p-waarde is borderline significant (p= 0.0497). Tabel 7b.Invloed SNP rs2235544 op schildklierhormoonconcentraties rs2235544 A/A A/C C/C p-waarde FT3 (ng/dl) 3.86 ± 0.37 3.95 ± 0.39 3.92 ± 0.31 0.0497 FT4 (ng/dl) 1.46 ± 0.19 1.44 ± 0.19 1.43 ± 0.17 0.1441 rT3 (ng/ml) 0.314 ± 0.065 0.292 ± 0.065 0.285 ± 0.058 0.0001 TT3 (ng/dl) 2.28 ± 0.35 2.35 ± 0.40 2.28 ± 0.37 0.1219 TT4 (ng/dl) 136.30 ± 29.91 134.53 ± 30.62 134.58 ± 31.14 0.5827 TSH (µU/l) 1.70 ± 0.85 1.66 ± 0.74 2.20 ± 7.44 0.1796 TBG (mg/l) 18.52 ± 3.13 18.45 ± 3.29 17.91 ± 3.56 0.1799 ATPO (U/L) 1 8.61 [6.85-10.29] 8.55 [6.87-10.75] 8.94 [6.77-11.9] 0.6985 ATG (U/L) 1 11.95 [10.00-14.40] 12.64 [10.00-16.10] 12.70 [10.00-17.19] 0.1905 1 in mediaan [Q1-Q3] Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Figuur 11. Het effect van de SNP rs2235544 op rT3 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Figuur 12. Het effect van de SNP rs2235544 op FT3 d. rs225014 Bij rs225014 werd geen invloed gezien op de schildklierhormoonparameters. . Een uitzondering is het significante verschil dat gevonden werd tussen T/T en C/C wat betreft FT 4. De concentratie ligt bij homozygoot mutanten 9.44 ng/dl lager dan bij homozygoot WT (p= 0.0411). Dit wordt later verder besproken. 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 3.3.3 Relatie SNP‟s met lichaamssamenstelling a. rs7832552 In de oorspronkelijke studiepopulatie (n=675) werden geen significante resultaten gevonden voor rs7832552. Er werd reeds een beperkte database opgesteld van de huidige studiepopulatie (n=999) om de invloed van deze SNP op enkele parameters van lichaamssamenstelling te kunnen nagaan. In tabel 8a kan je zien het verschil tussen de categorieën voor geen enkele parameters significant is (ANOVA p-waarde > 0.05). Er is echter wel een significant verschil tussen C/C en T/T wat betreft lengte en totale spiermassa (of lean mass). Dit wordt later verder besproken. Tabel 8a. Invloed rs7832552 op lichaamssamenstelling (in gemiddelde ± SD) rs7832552 C/C C/T T/T p-waarde Gewicht (kg) 80.7 ± 11.2 81.1 ± 11.7 81.2 ± 13.9 0.37 Lengte (m) 179.3 ± 6.4 179.8 ± 6.5 180.8 ± 6.2 0.065 BMI (kg/m²) 25.1 ± 3.4 25.1 ± 3.5 24.9 ± 4.3 0.79 Totale lean mass (kg) 61.6 ± 6.4 61.9 ± 6.8 62.5 ± 7.5 0.14 Totale fat mass (kg) 16.3 ± 6.4 16.3 ± 6.3 15.8 ± 7.8 0.96 % fat mass 19.7 ± 5.4 19.6 ± 5.4 18.7 ± 6.0 0.62 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen b. rs11206244 Ook voor rs11206244 werd een significante invloed gezien op de lengte. De heterozygote dragers van de SNP zijn gemiddeld 1.7 cm groter en de homozygote dragers zijn gemiddeld 2.0 cm groter dan de homozygoot wild types. De ANOVA p-waarde is significant en bedraagt 0.0089. Tabel 8b. Invloed rs11206244 op lichaamssamenstelling rs11206244 C/C C/T T/T p-waarde Gewicht 80.7 ± 12.2 81.7 ± 11.2 82.0 ± 12.4 0.81 Lengte 174.2 ± 6.1 179.9 ± 6.5 180.2 ± 6.8 0.0089 BMI 25.4 ± 3.6 25.3 ± 3.4 25.3 ± 3.8 0.54 Totale lean mass 64.6 ± 7.2 65.3 ± 6.45 65.3 ± 7.4 0.70 Totale fat mass 16.4 ± 6.7 16.4 ± 6.2 16.8 ± 6.5 0.81 BMC - Heup 48.5 ± 8.0 49.2 ± 8.2 49.0 ± 7.4 0.89 - Wervelzuil 76.0 ± 13.2 76.2 ± 12.1 75.3 ± 12.0 0.81 - Whole body 2879 ± 382 2869 ± 369 2888 ± 378 0.77 1.09 ± 0.14 1.07 ± 0.13 1.08 ± 0.13 0.17 - Wervelzuil 1.06 ± 0.13 1.06 ± 0.12 1.05 ± 0.12 0.26 - Whole body 1.22 ± 0.10 1.21 ± 0.10 1.22 ± 0.10 0.18 BMD - Heup Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen c. rs2235544 De lengte is eveneens significant beïnvloed door SNP rs223554. Heterozygote dragers van de SNP zijn gemiddeld 0.4 cm kleiner (p = 0.0471) en homozygote dragers zijn gemiddeld 1.9 cm kleiner (p= 0.0050) dan de wild types. De ANOVA p-waarde (p= 0.0160) is eveneens significant. Tabel 8c. Invloed rs2235544 op lichaamssamenstelling rs2235544 A/A A/C C/C p-waarde Gewicht 81.4 ± 12.2 81.8 ± 12.2 79.9 ± 10.3 0.43 Lengte 179.8 ± 6.3 179.4 ± 6.6 178.0 ± 6.0 0.016 BMI 25.2 ± 3.9 25.4 ± 3.4 25.2 ± 3.1 0.63 Totale lean mass 62.2 ± 6.6 62.3 ± 6.8 61.3 ± 6.1 0.36 Totale fat mass 16.4 ± 7.0 16.6 ± 6.3 16.0 ± 5.9 0.61 BMC - Heup 49.4 ± 8.3 48.8 ± 8.2 48.5 ± 7.3 0.37 - Wervelzuil 77.1 ± 13.1 75.7 ± 11.9 75.2 ± 13.2 0.18 - Whole body 2887 ± 378 2879 ± 376 2854 ± 367 0.55 1.08 ± 0.14 1.08 ± 0.14 1.09 ± 0.14 0.87 - Wervelzuil 1.07 ± 0.13 1.06 ± 0.12 1.05 ± 0.12 0.30 - Whole body 1.22 ± 0.10 1.22 ± 0.10 1.22 ± 0.10 0.99 BMD - Heup Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen d. rs225014 De invloed van rs225014 op de lichaamssamenstelling blijft enkel beperkt tot de BMD van de wervelzuil en dit voor homozygoot mutanten ten opzichte van wild type. Dit wordt verder besproken. 3.3.4 Relatie met andere parameters uit literatuur In voorgaande literatuur werd reeds beschreven dat de SNP rs225014 in verband staat hypertensie, obesitas, insulineresistensie (HOMAIR) en diabetes mellitus type 2. Dit werd echter niet bevestigd in het eigen onderzoek. Hetzelfde geldt tevens voor de relatie van SNP rs11206244 met IGF1 (hogere spierkracht, meer spierkracht en spiermassa). Het verband tussen SNP rs11206244 en rT3/TT4 is dan weer wel bevestigd in onze studie. Er is een significant verschil over de verschillende categorieën (ANOVA p= 0.0390) en verder ook een significant verschil tussen de homozygoten (p= 0.0111). 3.3.5 Invloed van SNP‟s in het deïodinase 1-gen op de verschillende lengteparameters a. rs11204244 Aangezien er bij de beide SNP‟s in het DiO1-gen een associatie werd gezien met de lichaamslengte (zie figuur 13 en 14), werden ook andere lengteparameters bepaald. Hieruit bleek dat SNP2 (rs11206244) ook positief geassocieerd was met de calf height, sitting height, sternum height en armenspan (ANOVA p-waarde is respectievelijk 0.040, 0.014, 0.011 en 0.023, zie tabel 9a). Figuur 13. Het effect van de SNP rs11206244 op de lengte Figuur 14. Het effect van de SNP2235544 op de lengte 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen Tabel 9a. Invloed rs11206224 op verschillende lengteparameters rs11206244 C/C C/T T/T p-waarde Lengte 174.2 ± 6.1 179.9 ± 6.5 180.2 ± 6.8 0.0089 Calf height 48.4 ± 2.4 48.9 ± 2.5 49.2 ± 2.4 0.040 Sitting height 93.9 ± 3.3 94.7 ± 3.2 94.6 ± 3.3 0.014 Sternum height 61.1 ± 2.8 61.7 ± 2.6 61.9 ± 2.7 0.011 Armenspan 181.4 ± 6.8 183.5 ± 7.5 183.8 ± 7.2 0.023 b. rs2235544 Voor SNP3 (rs2235544) kon de associatie met de totale lichaamslengte niet worden doorgetrokken naar de andere lengteparameters voor heterozygote dragers. Voor homozygote dragers werd wel een significante associatie gezien met calf height, sitting height en armenspan maar niet met sternum height. De ANOVA P-waarde was enkel significant voor armenspan. Zie tabel 9b. Tabel 9b. Invloed rs2235544 op verschillende lengteparameters rs2235544 A/A A/C C/C p-waarde Lengte 179.9 ± 6.3 179.4 ± 6.6 178.0 ± 6.0 0.016 Calf height 48.9 ± 2.4 48.8 ± 2.5 48.2 ± 2.5 0.065 Sitting height 94.5 ± 3.2 94.4 ± 3.3 93.9 ± 3.3 0.075 Sternum height 61.7 ± 2.7 61.5 ± 2.7 61.2 ± 2.6 0.19 Armenspan 183.3 ± 7.0 183.0 ± 7.7 180.8 ± 6.3 0.0093 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 4. Bespreking 4.1. TRHR 4.1.1. rs7832552 a. Eigen bevindingen In de oorspronkelijke studiepopulatie (n=675) werd geen associatie gezien tussen de SNP en de schildklierhormoonparameters of de parameters van de lichaamssamenstelling. In de volledige studiepopulatie (n=999) werden de schildklierparameters nog niet bepaald, dus kon het eventuele effect van de SNP op de schildklierhormoonparameters nog niet geanalyseerd worden. Wel werd reeds een databank opgesteld met een beperkt aantal gegevens over de lichaamssamenstelling. Er werd gezien dat de SNP positief geassocieerd is met de lengte. Het significante verschil was enkel te zien tussen homozygoot dragers van de SNP (T/T) en homozygoot wild type (WT) (C/C), waarbij de dragers gemiddeld 1.5 cm groter waren (p= 0.02). Voor heterozygoot dragers (C/T) ten opzichte van homozygoot WT (C/C) verviel het verband (p= 0.32). Wanneer we het globale effect bekeken, verviel dit eveneens (ANOVA p= 0.062). Verder was de SNP in onze populatie ook borderline-significant verschillend voor de spiermassa of lean body mass (LBM) en dit opnieuw voor homozygote dragers (T/T) ten opzichte van homozygoot WT (C/C) (p= 0.05). De spiermassa bij de dragers lag gemiddeld 860 gram hoger. Het verschil tussen heterozygote dragers (C/T) en homozygoot WT (C/C) was niet significant (p= 0.41). Het verband verviel eveneens wanneer we de categorieën onderling vergeleken (ANOVA p= 0.14). Er werd geen associatie gevonden tussen de SNP en de andere parameters voor lichaamssamenstelling, zijnde gewicht, BMI, totale vetmassa en vetpercentage, in de beperkte database die voor handen was. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen b. Mogelijke verklaringen Deze SNP is gelegen in het enige intron van het TRHR-gen. De binding van TRH aan TRHR is nodig om de secretie van TSH te stimuleren, wat leidt tot de vrijlating van T4. We zagen dat homozygoot dragers (T/T) gemiddeld 1.5 cm groter waren dan WT (C/C). We vermoeden dat dit te wijten is aan een interactie met de groeihormoon-as. Deze hypothese kan echter niet bevestigd worden aangezien de concentratie GH niet bepaald is. T4 is belangrijk in de ontwikkeling van skeletspieren. Mutaties in het TRHR-gen kunnen de affiniteit voor TRH veranderen, waardoor centrale hypo- of hyperthyreose ontstaat. Dit heeft vermoedelijk een effect op de expressie van zware keten myosine-isovormen in de spieren. Verder is T4 ook nodig voor de anabole werking van groeihormoon IGF1, dat een belangrijke rol speelt in de balans van spiereiwitten. (26) Het feit dat de homozygoot WT (C/C) 860 gram minder LBM hebben dan homozygote dragers van de SNP (T/T), zou kunnen wijzen op verminderde spieropbouw. c. Vergelijking met bestaande literatuur De gevonden associatie tussen de SNP en de lengte is een nieuw gegeven en werd dus nog niet eerder besproken in de literatuur. In de voorgaande genome-wide association studie (GWAS) (26) werd reeds een associatie gevonden tussen deze SNP (rs7832552) en de spiermassa of LBM. De homozygote dragers van de SNP hadden gemiddeld een 2.55 kg hogere LBM ten opzichte van de heterozygote dragers en de niet-dragers (p= 7.58x10-8). Leeftijd, geslacht en vetmassa (fat body mass of FBM) werden gezien als significante beïnvloedende factoren van LBM (p < 0.05). Daarom werden de ruwe data voor LBM in de GWAS hiervoor aangepast. In het huidige onderzoek zagen we een veel minder uitgesproken effect op de LBM. Dit kan te maken hebben met het feit dat onze gegevens niet werden gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht en FBM. Er werd eveneens een verschil in LBM waargenomen tussen het T/T genotype en het C/C genotype, maar dit verschil bedraagt slechts 860 gram (p= 0.05). Verder werd ook bevestigd dat heterozygote dragers (C/T) niet significant verschillend waren van homozygoot WT (C/C) (p= 0.40). Het effect valt dan ook weg in de ANOVA-vergelijking waaruit we algemeen kunnen afleiden dat dragers van de SNP niet significant verschillend waren van niet-dragers (p= 0.14). Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 4.2 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Deiodinase 1 Deïodinase 1 speelt een belangrijke rol bij de omzetting van T4 naar T3 en dus in de activatie van de schildklierhormonen. Daarnaast speelt het ook een rol bij de afbraak, meer bepaald in de omzetting van rT3 naar T2. De twee SNP‟s in de DIO1 genen (rs11206244 (SNP2) en rs2235544 (SNP3)) zouden dus theoretisch een effect moeten hebben op de concentraties FT3, rT3 en FT4. Peeters et al. (27) rapporteerden significante associaties van SNP2 met toegenomen FT 4, rT3 en rT3/FT4 en afgenomen TT3/rT3 en FT3/FT4. Panicker et al. rapporteerden significante associaties van SNP3 met toegenomen FT3, afgenomen FT4 en rT3 en dus ook een toegenomen FT3/FT4, wat allemaal wijst op een toegenomen enzymactiviteit. Volgens Panicker et al. zijn beide SNP‟s in linkage disequilibrium (r2= 0.41), waarbij rs2235544 de drijvende kracht is van de associatie (gezien de kleinere P-waarde). (12) 4.2.1 rs11206244 a. Eigen bevindingen De resultaten van rs11206244 staan samengevat in tabel 7a. We zagen een significant stijging in de concentratie rT3 bij dragers van de SNP ten opzichte van de WT. Bij heterozygote dragers was de concentratie 0.018 ng/ml hoger (p= 0.01) en bij homozygote dragers van de SNP was deze 0.037 ng/ml hoger (p< 0.0001). De ANOVA p-waarde bedroeg 0.0001 wat betekent dat de verschillen tussen de categorieën als significant kunnen beschouwd worden. De concentratie FT4 was bij homozygote dragers significant hoger dan bij homozygote nietdragers (p= 0.017). Het verschil bedroeg 0.05 ng/dl. De ANOVA p-waarde was eveneens significant en bedroeg 0.03. Voor de verhoudingen van verschillende parameters, werd een significant resultaat gevonden voor FT3/FT4 en TT3/rT3 en dit voor de homozygote dragers ten opzichte van WT (respectievelijk p= 0.003 en p= 0.0009). De ANOVA p-waarden waren hierbij eveneens significant (p= 0.008 en p= 0.004). Beide waarden voor de verhoudingen daalden bij dragers van de SNP. Het verschil voor de ratio FT3/FT4 bedroeg 0.16 en voor de ratio TT3/rT3 was dit 1.13 lager bij dragers van de SNP ten opzichte van niet-dragers. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Wat lichaamssamenstelling (zie tabel 8b) betreft, werd een significante invloed gezien op de lengte en dit voor zowel hetero- als homozygote dragers van de SNP (respectievelijk p= 0.005 en p= 0.03). De heterozygote dragers waren gemiddeld 1.7 cm groter en de homozygoot mutanten waren gemiddeld 2.0 cm groter dan de homozygoot WT. Ook de ANOVA pwaarde was significant en bedroeg 0.009. Verder was er enkel nog een borderline significant resultaat gevonden voor de BMD van de heup en dit voor heterozygote dragers ten opzichte van WT (p= 0.06). Dit leidde tot een BMD die 0.016 g/cm2 lager was bij de heterozygote dragers. b. Mogelijke verklaringen De SNP zorgt een verlaagde activiteit van D1 waardoor er verschillende effecten op de schildklierhormoonparameters te zien zijn. D1 is vooral belangrijk in de productie van T3 en klaring van rT3 in het serum. We verwachten dus dat er bij verlaagde activiteit van D1 minder T3 en meer rT3 aanwezig zal zijn in het serum. Voor rT3 wordt dit bevestigd in ons onderzoek, maar wat betreft T3 bekwamen we geen significante resultaten. Dit kan te wijten zijn aan het feit dat T3 ook nog gevormd wordt via alternatieve pathways. Verder werd ook een significante stijging gezien in FT4 bij homozygoot mutanten en dit omdat minder FT 4 wordt omgezet naar FT3 door de gedaalde activiteit van D1. Het logische gevolg van de stijging in rT3 is een daling in de ratio TT3/rT3. Verder zien we ook een daling van de ratio rT3/FT4 en dit omdat het effect op rT3 veel groter is dan het effect op FT4 (p= 0.0001 tov p= 0.03). Het effect op de lengte is mogelijk te wijten aan het later sluiten van de groeischijven door verlaagde activiteit van D1 en dus door een verminderde beschikbaarheid van T3 en toegenomen beschikbaarheid van T4. T3 is namelijk verantwoordelijk voor het sluiten van de groeischijven. Wanneer er dus minder T3 aanwezig is, is het mogelijk dat de groeischrijven iets later sluiten waardoor men iets langer groeit. T 3 stimuleert de osteoblasten die zorgen voor botvorming en dus voor verbening van de kraakbenige groeischijven. (28) Daarnaast werd een mogelijk link met de GH-as mogelijk geacht. Voor de daling in de BMD van de heup (C/T tov C/C) hebben we geen duidelijke verklaring. Er zijn tevens geen gelijkaardige associaties gevonden in de literatuur. Gezien de significante verschillen enkel opgaan voor heterozygoot dragers ten opzichte van WT, doet dit vermoeden dat deze bevindingen enkel op toeval berusten. 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen c. Vergelijking met bestaande literatuur Door Peeters et al. (27) werd het verband tussen twee SNP‟s onderzocht, namelijk rs11206224 (C/T) en rs12095080 (A/G), waarbij blijkt dat slechts drie haplotypes voorkomen in een cohorte van gezonde bloeddonoren. Voor deze drie haplotypes werd de invloed op schildklierhormoonparameters nagegaan. Haplotype 1 (C-A) is het homozygoot wild type voor beide SNP‟s en heeft geen correlatie met de schildklierhormoonparameters. Haplotype 2 (T-A) kent een significant positieve correlatie met rT3 en rT3/FT4 en een significante negatieve correlatie met TT3/rT3. Voor haplotype 3 (C-G) geldt het omgekeerde -weliswaar niet significante- verband. Algemeen kan dus gesteld worden dat SNP2 een negatief effect heeft op de activiteit van deïodinase 1. In een recenter onderzoek van van der Deure et al. (15), uitgevoerd op een grotere populatie, werd het effect van de SNP rs12095080 niet bevestigd, waardoor we hebben besloten deze SNP niet te onderzoeken. Beide onderzoeken tonen aan dat dragers van de SNP rs11206244 gekenmerkt worden door een stijging in rT3 en FT4, een daling in TT3/rT3 en een stijging in rT3/FT4 door de verminderde activiteit van D1. Het geobserveerde effecten op de schildklierhormoonparameters uit voorgaande studies werden in onze studie bevestigd. Wanneer we het effect op de verschillende parameters van lichaamssamenstelling onderzochten, werd enkel een significant effect gevonden op de lengte. Dragers van het Tallel zijn groter dan niet dragers. Bij heterozygote dragers zien we een gemiddelde stijging in de lengte van 1.7 cm, bij homozygoten is dit 2.0 cm. Deze bevinding werd nog niet eerder beschreven in de literatuur. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 4.2.2 rs2235544 a. Eigen bevindingen In onze studie bestond er een uitgesproken significant verschil tussen dragers van de SNP en WT-dragers wat betreft rT3 met een ANOVA p-waarde van 0.0001. Bij de heterozygote dragers lag de concentratie rT3 0.22 ng/ml lager dan bij homozygoot WT (p= 0.0001). Bij homozygote dragers was de concentratie 0.029 ng/ml lager (p= 0.0002). Ook de concentratie FT3 was significant verschillend maar dit enkel voor heterozygote dragers ten opzichte van WT (p= 0.014). Het verschil bedroeg 0.090 ng/dl met een ANOVA p-waarde van 0.05 (borderline significant). Verder werd ook nog een borderline significant resultaat gezien bij heterozygoot mutanten wat betreft FT4 (p= 0.05), waarbij bij de mutanten de concentratie FT4 1.78 ng/dl lager lag. De ANOVA p-waarde was hierbij niet significant en bedroeg 0.14. Voor de verhouding FT3/FT4 lag de waarde bij heterozygote (p= 0.0002) en homozygote (p= 0.04) dragers respectievelijk 0.11 en 0.10 hoger dan bij het WT. De ANOVA p-waarde bedroeg 0.0011. Gezien het significante verschil in rT 3 was het ook logisch dat er een significant verschil gezien werd in de verhouding TT3/rT3. De waarden bij heterozygote en homozygote dragers van de SNP lagen respectievelijk 0.89 en 0.74 hoger dan bij het WT (pwaarde was respectievelijk <0.0001 en 0.007). De ANOVA p-waarde was eveneens significant en bedroeg 0.0001. Tot slot werd ook een significant verschil gezien bij TT3/TT4 (ANOVA p-waarde was 0.011), waarbij de heterozygoten een concentratie hadden die gemiddeld 0.001 hoger ligt dan bij WT (p= 0.007). Het verschil is echter niet significant tussen de homozygoot WT en homozygote dragers van de SNP. In het eigen onderzoek werd ook nog gekeken naar de effecten op verschillende parameters van de lichaamssamenstelling. Er werd enkel een associatie gevonden met de lengte. Dragers van het C-allel zijn kleiner dan niet-dragers. Bij de vergelijking van heterozygoten met homozygoot WT bedroeg het verschil 0.4 cm (p= 0.047). Het verschil werd groter bij homozygote dragers van de SNP ten opzichte van homozygoot WT en bedroeg dan gemiddeld 1.9cm (p= 0.0050). Ook wanneer we de categorieën onderling vergeleken, bleef het resultaat significant (ANOVA p= 0.016). Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen b. Mogelijke verklaringen De SNP zorgt een verhoogde activiteit van D1. Hierdoor zijn er verschillende effecten te zien op de schildklierhormoonparameters. Zoals reeds vermeld, is D1 vooral belangrijk in de productie van serum T3 en klaring van serum rT3. We verwachtten dus dat er bij verhoogde activiteit van D1 meer T3 en minder rT3 worden gevonden in het serum. We zagen inderdaad een significante daling in rT3 bij dragers van de SNP, omdat deze sneller werd omgezet naar T2. We zagen verder een stijging in FT3, maar deze was slechts borderline-significant en ging enkel op, wanneer gekeken naar de categorieën onderling, voor heterozygoot mutanten ten opzichte van WT. Mogelijke verklaring is dat de T 3 ook reeds deels wordt omgezet tot T 2 en dit eveneens onder invloed van D1. De borderline-significant lagere concentratie in FT 4 bij de heterozygoten kan verklaard worden doordat door de verhoogde activiteit van D1 meer FT 4 wordt omgezet naar FT3. Het feit dat er enkel borderline-significante resultaten worden bekomen en dit enkel voor de heterozygoot mutanten, doet vermoeden dat hier sprake is van toeval. De toename van FT3/FT4 is te wijten aan de toename in FT3 en eventueel ook de daling in FT4. De stijging van TT3/rT3 is te wijten aan de afname in rT3. Het geobserveerde effect op de lengte is mogelijks te wijten aan de verhoogde T 3concentratie, wat een snellere sluiting van de groeischijven en dus een vroegere groeistop tot gevolg kan hebben. Dit is een mogelijke reden waarom mutanten kleiner zijn dan niet mutanten. (28) c. Vergelijking met bestaande literatuur Een veel voorkomende variant in intron 3 van het DIO1 gen (rs2235544) is een duidelijke genetische merker geassocieerd met veranderingen in de omzetting van FT4 naar FT3. De SNP is geassocieerd met de concentratie van FT3, rT3 en FT4 en de verhouding FT3/FT4. Elke kopij van het C-allel is geassocieerd met een toename van FT 3/FT4 van ±2 SD. Het C-allel is geassocieerd met een hogere deïodinase 1 enzymactiviteit (stijging FT3/FT4 en FT3, daling FT4 en rT3). De SNP rs2235544 is verantwoordelijk voor ±2% van de genetische variatie in FT4 en 1,5% in FT3. Ondanks het effect op FT3/FT4 is er geen associatie tussen rs2235544 en de circulerende concentratie TSH. Hierdoor kan rs2235544 gebruikt worden als een hulpmiddel om de effecten van de veranderingen in het evenwicht tussen circulerend T3 en T4 na te gaan op verschillende weefsels, in afwezigheid van een toename in algemene TH productie. (12) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen De in de literatuur reeds besproken relatie van de SNP met FT 3/FT4 en rT3 werd in dit onderzoek bevestigd. Dit was eveneens het geval voor de afwezigheid van de invloed op TSH (A/C tov C/C p= 0.998, A/A tov C/C p= 0.11 en ANOVA p= 0.18). De relatie met FT3 werd echter enkel bevestigd voor het heterozygote genotype (p= 0.001, verschil= 0.071nmol/l) en niet voor de homozygote dragers (p= 0.21). Bij vergelijking tussen de categorieën werd een borderline-significant resultaat gezien (ANOVA p= 0.05). De relatie met FT4 werd in dit onderzoek niet bevestigd (A/C tov C/C p= 0.05, A/A tov C/C p= 0.22 en ANOVA p= 0.14), enkel bij het heterozygote genotype zien we een borderline significant verschil met homozygoot WT. De meest uitgesproken significante invloed werd gevonden op rT3 (ANOVA p= 0.0001). Bij de heterozygote dragers lag de concentratie rT3 0.22 nmol/l lager dan bij homozygoot WT (p= 0.0001). Bij homozygote dragers was de concentratie 0.029 nmol/l lager (p= 0.0002). Ondanks het feit dat FT3 en FT4 over het algemeen bekeken niet significant verschillend zijn, is er toch een significant verschil gezien in de verhouding van beiden FT3/FT4 (p= 0.0011) waarbij zowel het hetero- als homozygote genotype zorgen voor een waarde die 0.10 hoger ligt dan bij het WT (respectievelijk p= 0.0002 en p= 0.04). Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 4.3 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Deiodinase 2 D2 speelt een rol in thermogenese, wat minder van belang is bij volwassenen. D2 mRNA is wel aanwezig in het volwassen menselijk hart en in de skeletspieren en speelt dus mogelijks een rol in de thyroïdstatus en de metabole activiteit van de skeletspieren. De activatie van T4 naar T3 door D2 zorgt voor verandering in intracellulair schildklierstatus op een weefselspecifieke manier, onafhankelijk van serum T3. (17) 4.3.1 rs225014 a. Eigen bevindingen In het huidige onderzoek werd bij de door ons onderzochte parameters van lichaamssamenstelling en schildklierconcentraties enkel een significant resultaat gevonden voor de BMD van de wervelzuil en TT4. Bij het eerste zien we een significant verschil tussen homozygoot mutanten en homozygoot WT (p= 0.04), wat wijst op een verschil in BMD ter hoogte van de wervelzuil van 0.032 g/cm2 (mutant lager dan WT). Er is geen significant verschil tussen de 3 genotypes (ANOVA p= 0.12). Wat betreft TT4 is eveneens enkel een significant verband te zien voor C/C ten opzichte van T/T (p= 0.048) met een 9.44 nmol/l lagere concentratie tot gevolg. Ook hier vervalt het verband wanneer gekeken wordt naar de verschillende categorieën (ANOVA p= 0.14). b. Mogelijke verklaringen Deze SNP heeft een toegenomen werking van D2 tot gevolg waardoor een toegenomen botturnover en dus een gedaalde botmassa mogelijk is en dit onder andere ter hoogte van de wervelzuil zoals geobserveerd in ons onderzoek. Verder kan de toegenomen activiteit van D2 ook de daling in T4 verklaren, aangezien er een verhoogde omzetting verwacht wordt van T 4 naar T3. Uit eerdere studies bleek echter dat D2 vooral lokaal werkt. In onze studie hebben we geen gegevens verzameld over de invloed op weefselniveau, maar er wordt wel een lokale daling in T4 verwacht. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen c. Vergelijking met bestaande literatuur Volgens de Jong et al. (29) heeft het D2-Thr92Ala polymorfisme geen effect op serum THlevels. De mogelijkheid bestaat wel dat de SNP een effect heeft op de locale TH-activiteit, omdat D2 vooral betrokken is in de conversie van T 4 naar T3 op weefselniveau. Er wordt gesuggereerd dat de potentiële effecten van het D2-polymorfisme teniet gedaan worden door gestegen D3-activiteit. Klinische observaties suggereren een duidelijke betrokkenheid van TH in botmetabolisme, maar de moleculaire mechanismen waardoor TH inwerkt op bot zijn nog deels onbekend. Bij de mens is er een significante associatie tussen bot-mineraaldensiteit (BMD) en serum-TH-concentraties te zien. T3 promoot osteoblastische proliferatie, differentiatie, apoptose en ook osteoclastvorming en -activatie, waardoor het leidt tot bothermodellering. De relatie tussen de drie D2 Thr92Ala genotypes, BMD en biochemische parameters van skeletmetabolisme werd bestudeerd via stapsgewijze regressie. Na correctie voor verschillende parameters werd een significante onafhankelijke relatie gevonden tussen de verschillende genotypes en de BMD van de femurhals (6% lager in homozygoten tov WT patiënten). Hetzelfde gold ook voor de totale BMD van de heup en er werden eveneens relaties met biochemische parameters van skeletmetabolisme gezien. Uit de studie werd geconcludeerd dat de daling in locale beschikbaarheid van T 3 ten gevolge van de SNP in D2 mogelijk kan resulteren in een toegenomen botturnover en gedaalde botmassa van de femurhals. (17) In de huidige studie werd dus een invloed gezien op de BMD van de wervelzuil, in tegenstelling tot een vorig onderzoek waar een verband gezien werd tussen de SNP en de BMD van de femurhals en de heup. Dit doet vermoeden dat de SNP een invloed heeft op de BMD in het algemeen. Verder is de geobserveerde invloed op T4 een nieuw aspect dat nog niet eerder werd besproken. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 4.4 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Invloed van SNP2 en 3 op de verschillende lengteparameters Aangezien er bij de beide SNP‟s in DiO1 een associatie werd gezien met de lichaamslengte, werd ook het effect op de andere lengteparameters bepaald. Hieruit bleek dat SNP2 (rs11206244) ook positief geassocieerd was met de calf height, sitting height, sternum height en armenspan. Alle ANOVA p-waarden waren hierbij significant. Voor SNP3 (rs2235544) kon de associatie met de totale lichaamslengte niet worden doorgetrokken naar de andere lengteparameters voor heterozygoten. Voor homozygote dragers van de SNP werd wel een significante associatie gezien met calf height, sitting height en armenspan maar niet met sternum height. De ANOVA p-waarde was enkel significant voor armenspan (p= 0.009). De verwachte tegengestelde associaties tussen SNP2 en SNP3 wat betreft verschillende lengteparameters werden in onze studie dus enkel bevestigd voor homozygote dragers. 5. Algemeen besluit Algemeen kunnen we besluiten dat de genetische varianten in de HPTA een invloed hebben op de schildklierhormoonparameters die in lijn zijn met de gewijzigde activiteit in D1 en D2. Verder hebben de genetische varianten ook een invloed op de verschillende parameters van lichaamssamenstelling. Zo hebben SNP1, 2 en 3 een invloed op de lengte. Verder heeft SNP1 ook een invloed op de LBM en heeft SNP4 een invloed op de botmassa of BMD. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 6. Referentielijst 1. Handboek Anatomie : Human anatomy. Marieb, Mallatt and Wilhelm. 4th edition, 2005 p.719. 2. http://img.webmd.com/dtmcms/live/webmd/consumer_assets/site_images/articles/image_article_collections/ anatomy_pages/THYROID_72.jpg 3. Handboek Endocrinology: An integrated approach. Nussey SS and Whitehead SA. London: Taylor & Francis (2001) hoofdstuk 3 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=endocrin&part=A235) 4. Thyroid function testing. GA Brent. Springer 2010. Hoofdstuk 1 : thyroid hormone metabolism p.3, fig 1.2 5. Chiamolera MI and Wondisford FE. Minireview: thyrotropin-releasing hormone and the thyroid hormone feedback mechanism. Endocrinology 2009; vol. 150 : p.1091-1096 6. Basset JHD and Williams GR. Critical role of hypothalamic-pituitary-thyroid axis in bone. Bone 2008; vol. 43 : p.418-426 7. Van der Deure WM, Peeters RP and Visser TJ. Genetic variation in thyroid hormone transporters. Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism 2007; vol. 21 (2) : p.339-350. 8. Sinclair D. Analytical aspects of thyroid antibodies estimation. Autoimmunity 2008; vol.41 (1) : p.46-54 9. Henry's Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods (21st ed.). McPherson RA and Pincus MR. Saunders, 21st edition, august 2006 (http://www.amazon.com/Clinical-Diagnosis-Management-Laboratory-Methods/dp/1416002871) 10. Heuer H and Visser TJ. Minireview: Pathophysiological importance of thyroid hormone transporters. Endocrinology 2007; 150 (3) : p.1078-1083 11. Thyroid function testing. GA Brent. Springer 2010. Hoofdstuk 1 : thyroid hormone metabolism p.7, fig 1.4 12. Panicker V, Cluett C, Shields B, Murray A, Parnell KS, Weedon MN, Singleton A, Hernandez D, Evans J, Durant C, Ferrucci L, Melzer D, Saravanan P, Visser TJ, Ceresini G, Hattersley AT, Vaidya B, Dayan CM and Frayling TM. A common variation in deiodinase 1 gene DIO1 is associated with the relative levels of free thyroxine and triiodothyronine. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 2008; vol. 93 (8) : p.3075-3081 13. Jones DD, May KE and Geraci SA. Subclinical thyroid disease. The American Journal of Medicine 2010; vol. 123 (6) : p. 502-504 14. De Lloyd A, Bursell J, Gregory JW, Rees DA and Ludgate M. TSH receptor activation and body composition. Journal of Endocrinology 2010; vol. 204 : p. 13-20 15. Van der Deure WM, Hansen PS, Peeters RP, Uiterlinden AG, Fenger M, Kyvik KO, Hegedüs L and Visser TJ. The effect of genetic variation in the type 1 deiodinase gene on the interindividual variation in serum thyroid hormone levels: an investigation in healthy Danish twins. Clinical endocrinology 2009; vol. 70 : p. 954-960 16. Canani LH, Capp C, Dora JM, Souza Meyer EL, Wagner MS, Harney JW, Larsen PR, Gross JL, Bianco AC and Maia AL. The type 2 Deiodinase A/G polymorphism is associated with decreased enzyme velocity and increased insuline resistance in patients with type 2 Diabetes Mellitus. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 2005; vol. 90 (6) : p. 3472-3478 17. Heemstra K, Hoftijzer H, Van der Deure WM, Peeters RP, Hamdy NA, Pereira A, Corssmit EP, Romijn JA, Visser TJ and Smit JW. The type 2 dieodinase Thr92Ala polymorphism is associated with increased bone turn-over and decreased femoral neck bone mineral density. Journal of Bone and Mineral Research 2010; vol.25 (6) : p. 1385-1391 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 18. Kim J, Wang Z, Heymsfield SB, Baumgartner RM and Gallagher D. Total body skeletal muscle mass: estimation by a new dual-energy X-ray absorptiometry method. American Journal of Clinical Nutrition 2002; vol. 76 : p. 378-383. 19. Van Langendonk L, Claessens AL, Lefevre J, Thomis M, Phillippaerts R, Delvau K, Lysens R, Vanden Eynde B and Beunen G. Association between bone mineral density (DXA), body structure and body composition in middle-aged men. American Journal of Human Biology 2002; vol. 14 : p. 735-742 20. http://www.mannen-gezondheid.com/vetverbranding.html 21. Ashe MC, Khan KM, Kontulainen SA, Guy P, Liu D, Beck TJ and McKay HA. Accuracy of pQCT for evaluating the aged human radius: an ashing, histomorphometry and failure load investigation. Osteoporosis international 2006; vol. 17 : p. 1241-1251 22. Drouin JL, Valovic-McLeod TC, Schultz SJ, Gansneder BM and Perrin DH. Reliability and validity of the Biodex system 3 isokinetic dynamometer velocity, torque and position measurements. European Journal of Applied Physiology 2004; vol. 91 : p. 22-29. 23. Hamilton GF, McDonald C and Chenier TC. Measurement of grip strength: Validity and reliability of the Sphygmomanometer and Jamar grip dynamometer. JOSPT 1992; vol.16 (5): p. 215-219 24. Taqman drug metabolism genotyping assays; Reference guide. Part1.Background information, Chapter 1.Introduction, Overview of Taqman probe-based chemistry. Figuur 1-2, p.1-8 25. Baecke JA, van Staveren WA and Burema J. Food consumption, habitual physical activity, and body fatness in Young Dutch adults. American Journal of Clinical Nutrition 1983; vol. 37 (2): p.278-286 26. XG Liu, LJ Tan, SF Lei, YJ Shen, L Wang, H Yan, YF Guo, DH Xiong, XD Chen, F Pan, TL Yang, YP Zhang, Y Guo, NL Tang,XZ Zhu, HY Deng, S Levy, RR Recker, CJ Papasian and HW Deng. Genome-wide association and replication studies identified TRHR as an important gene for lean body mass. The American Journal of Human Genetics 2009; vol. 84: p.418-423 27. Peeters RP, van den Beld AW, van Toor H, Uitterlinden AG, Janssen JAM, Lamberts SWJ and Visser TJ. A polymorphism in type I deiodinase is associated with circulating free insulin-like growth factor I levels and body composition in humans. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 2005; vol.90 (1) : p. 256–263 28. Basset JHD and Williams GR. The molecular actions of thyroid hormone in bone. Trends in endocrinology and metabolism 2003; vol.14 (8): p. 356-364 29. De Jong FJ, Peeters RP, den Heijer T, van der Deure WM, Hofman A, Uitterlinden AG, Visser TJ and Breteler MMB. The association of polymorphisms in the type 1 and 2 deiodinase genes with circulating thyroid hormone parameters and atrophy of the medial tamporal lobe. The Journal of Clinical Enocrinology & Metabolism 2007; vol.92 (2) : p. 636-640 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Bijlagen 1. Protocols RIA T3 X. PROCEDURE A. Handling notes Do not use the kit or components beyond expiry date. Do not mix materials from different kit lots. Bring all the reagents to room temperature prior to use. Thoroughly mix all reagents and samples by gentle agitation or swirling. Use a clean disposable pipette tip for addition of each different reagent and sample in order to avoid cross-contamination. High precision pipettes or automated pipetting equipment will improve the precision. Respect the incubation times. Prepare a calibration curve for each run, do not use data from previous runs. B. Procedure 1. Label coated tubes in duplicate for each calibrator, control and sample. For the determination of total counts, label 2 normal tubes 2. Briefly vortex calibrators, controls and samples and dispense 50μl of each into the respective tubes. 3. Dispense 200 µl of 125 Iodine labelled T3 into each tube, including the uncoated tubes for total counts. 4. Dispense 100 µl of anti-T3 into each tube, except tubes for total counts. 5. Shake the tube rack gently by hand to liberate any trapped air bubbles. 6. Incubate for 1 hour at room temperature with continuous shaking. 7. Aspirate (or decant) the content of each tube (except total counts). Be sure that the plastic tip of the aspirator reaches the bottom of the coated tube in order to remove all the liquid. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 8. Wash tubes with 2 ml Working Wash solution (except total counts) and aspirate (or decant). Avoid foaming during the addition of the Working Wash solution. 9. Let the tubes stand upright for two minutes and aspirate the remaining drop of liquid. 10. Count tubes in a gamma counter for 60 seconds. 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen XI. CALCULATION OF RESULTS 1. Calculate the mean of duplicate determinations. 2. Calculate the bound radioactivity as a percentage of the binding determined at the zero calibrator point (0) according to the following formula : B/B0 (%) = (Counts (calibrator or sample)/Counts (zero calibration)) x 100 3. Using a 3 cycle semi-logarithmic or logit-log graph paper, plot the (B/B0(%)) values for each calibrator point as a function of the T3 concentration of each calibrator point. Reject obvious outliers. 4. Computer assisted methods can also be used to construct the calibration curve. If automatic result processing is used, a 4-parameter logistic function curve fitting is recommended. 5. By interpolation of the sample (B/B0 (%)) values, determine the T3 concentrations of the samples from the calibration curve. 6. For each assay, the percentage of total tracer bound in the absence of unlabelled T3 (B0/T) must be checked. T4 X. PROCEDURE A. Handling notes Do not use the kit or components beyond expiry date. Do not mix materials from different kit lots. Bring all the reagents to room temperature prior to use. Thoroughly mix all reagents and samples by gentle agitation or swirling. Use a clean disposable pipette tip for addition of each different reagent and sample in order to avoid cross-contamination. High precision pipettes or automated pipetting equipment will improve the precision. Respect the incubation times. Prepare a calibration curve for each run, do not use data from previous runs. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen B. Procedure 1. Label coated tubes in duplicate for each calibrator, control and sample. For the determination of total counts, label 2 normal tubes 2. Briefly vortex calibrators, controls and samples and dispense 20μl of each into the respective tubes. 3. Dispense 200 µl of 125Iodine labelled T4 into each tube, including the uncoated tubes for total counts. 4. Dispense 100 µl of anti-T4 into each tube, except tubes for total counts. 5. Shake the tube rack gently by hand to liberate any trapped air bubbles. 6. Incubate for 1 hour at room temperature with continous shaking. 7. Aspirate (or decant) the content of each tube (except total counts). Be sure that the plastic tip of the aspirator reaches the bottom of the coated tube in order to remove all the liquid. 8. Wash tubes with 2 ml Working Wash solution (except total counts) and aspirate (or decant). Avoid foaming during the addition of the Working Wash solution. 9. Let the tubes stand upright for two minutes and aspirate the remaining drop of liquid. 10. Count tubes in a gamma counter for 60 seconds. XI. CALCULATION OF RESULTS 1. Calculate the mean of duplicate determinations. 2. Calculate the bound radioactivity as a percentage of the binding determined at the zero calibrator point (0) according to the following formula : B/B0 (%) = (Counts (calibrator or sample)/Counts (zero calibration)) x 100 3. Using a 3 cycle semi-logarithmic or logit-log graph paper, plot the (B/B0(%)) values for each calibrator point as a function of the T4 concentration of each calibrator point. Reject obvious outliers. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 4. Computer assisted methods can also be used to construct the calibration curve. If automatic result processing is used, a 4-parameter logistic function curve fitting is recommended. 5. By interpolation of the sample (B/B0 (%)) values, determine the T4 concentrations of the samples from the calibration curve. 6. For each assay, the percentage of total tracer bound in the absence of unlabelled T4 (B0/T) must be checked. rT3 6. Methodology 6.1. Collection and handling of serum samples - Serum: the blood samples must be collected into dry tubes. The serum must beseparated by centrifigutation. - Plasma: add an anticoagulant, centrifuge for 10 minutes and collect the plasma. - Storage: the serum may be assayed within 24 hours if stored at 2-8°C, or afterperiods if stored at -20°C. Repeating freezing and thawing must be a voided. - Dilutions: the samples have to be assayed undiluted. Eventual dilutions must be performed using “0” Calibrator supplied with the kit. 6.2. Assay procedure Do not mix reagents of different lots. Bring the different components of the kit to room temperature prior to use. Perform the assay in duplicates. Calibrators, control and samples must be assayed at the same time and in duplicate. Follow strictly the different steps of the procedure and use interchangeable tips. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Label the tubes in duplicate for T ("Total count"), NSB, calibrators, control serum and samples. 1. NSB : pipette 200 μl of calibrator 0 into the corresponding tubes. 2. CAL 0-7 : pipette 100 μl of each calibrator into the corresponding tubes. 3. Control serum and samples : pipette 100 μl of each control serum or samples into the corresponding tubes. 4. Add 100 μl of 125I-rT3 tracer to each tube. Prepare also2 tubes containing only 100 μl of tracer for the determination of the total activity (T tubes). The "Total count" tubes do not participate in the following steps. 5. Add 100 μl of anti-rT3 antiserum (Ab rT3) to each tube, except NSB and total radioactivity tubes. Mix all tubes with a vortex mixer. 6. Incubate for 3 hours at room temperature (18-25°C). 7. Add 1 ml of SOLN PEG to each tube, except T tubes (total radioactivity). 8. Mix all tubes with a vortex mixer set at high speed until complete mixing of the PEG and the incubation medium. To not comply with that step could yield serious analytical biases. 9. Centrifuge all tubes except T tubes (total radioactivity), ie • 20 minutes at 2000 x g; • 20 minutes at 2500 x g; • 15 minutes at 3500 x g; 10. Eliminate carefully the supernatant by decantation or aspiration 11. Count radioactivity in each tube in Gamma-Counter for 1 minute. 6.3. Data processing NSB mean counts may be subtracted from all mean counts except from total radioactivity. B0 mean counts are used to calculate the % binding in absence of cold antigen (maximum binding). B0 mean counts --------------------------------------------- x 100 = % binding Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Total radioactivity mean counts % relative binding of standard and samples is calculated with the following formula: Mean counts (standard, sample or control) ----------------------------------------------------------- x 100 = % relative binding B0 mean counts Draw the dose-response curve by plotting the % relative binding of each standard (y axis) against the relative concentration (x axis) using semilogaritmic paper. By interpolating on the standard curve the % relative binding of each sample, one obtains the sample antigen concentration in ng/ml. The user can choose, according to assay characteristic, the calculation method and the graphic expression which allows the best data treatment. TBG Test procedure 1. Preparations - Allow all kit components and patient samples to warm up to room temperature. - Agitate all liquid reagents –including patient sera- gently before use (avoid foam formation). - Numer the coated tubes (preferentially using a, b for duplicates). Non-coated tubes (Ta,b) serve for the measurement of total radioactivity. - Prepare washing solution: dilute 11ml concentrate with distilled water to yield 550ml. We strongly recommend to contact the manufacturer or distributor before using other washing solutions. 2. Into the tubes 1a, b,…, 5a, b pipette 20µl of TBG standards with increasing concentrations, and into tubes 6a, b etc. pipette 20ùl of control serum, resp. of each sample. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 3. Into each tube –including Ta, b- pipette 100µl of tracer. The tubes Ta, b are now kept separately until the radioactivity is measured (cf. point 9). 4. Pipette 200µl antibody solution into each tube –except Ta, b. 5. Cover the tubes with adhesive foil and incubate fot 2 hours at room temperature (1727°C) on an orbital shaker (170-250rpm). 6. Aspirate the liquid completely or decant and turn the tubes upside down for a moment on blotting paper. 7. Thereafter was the tubes –not Ta,b- with 2ml washing solution. 8. Aspirate the liquid completely or decant and turn the tubes upside down for 5-10 minutes on blotting paper. 9. Measure the radioactivity of each tube, including Ta, b. Recommend counting time: 1minute. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 2. Protocol DNA-extractie Cellyse - Voeg 3ml EDTA-bloed toe aan een 15ml tube die 9ml RBC-lyse bevat Mengen en 10 minuten laten incuberen op een rotor kamertemperatuur (KT) 10 minuten centrifugeren aan 3000-3500 rpm Verwijder supernatans (witte pellet over in ongeveer 100-200µl) Vortex tube om cellen opnieuw op te lossen Voeg 3ml cellyse-oplossing toe en resuspendeer cellen door te mengen (niet vortexen) Eiwitprecipitatie - Voeg 1 ml eiwitprecipitatie-oplossing toe aan het cellysaat Vortex aan hoge snelheid gedurende 20 seconder om alles te mengen (bruine vlokken ontstaan) 10 minuten centrifugeren aan 3000-3500 rpm 5minuten incuberen op ijs Oplossing terug op KT brngen 10 minuten centrifugeren aan 3000-3500 rpm DNA-precipitatie - Breng supernatans (met DNA!) over in andere 15ml tube die 3 ml 100% isopropanol bevat Men staal 10 minuten op rotor op KT 5 minuten centrifugeren aan 3000-3500 rpm (DNA = kleine witte pellet) Giet supernatans af op en laat tube omgekeerd uitdrogen op stukje papier Voeg 3 ml 70% ethanol toe en meng de oplossing met het DNA (DNA wassen) 5 minuten centrifugeren aan 3000-3500 rpm Giet voorzichtig supernatans af en laat tube omgekeerd uitdrogen op stukje papier gedurende 15 minuten DNA-hydratatie - Voeg 200µl DNA-hydratatie-oplossing toe Laat overnacht op KT rehydrateren Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 3. Protocol PCR : bepaling positieve controles Stap 1: PCR-mix - Maak de PCR mix aan volgens volgende verhoudingen. Vermenigvuldig de volumes (µl) telkens met het aantal stalen dat je wil amplificeren en maak een overmaat van ongeveer 10%. o Master mix: 12.5 o Primer 1 = FP: 0.2 o Primer 2 = RP: 0.2 o Aqua: 11.1 o PCR sample: 1 - Vortex de mix en breng 24 µl van de mix in elk welletje van de plaat of strip. - Voeg nu 1 µl van elk staal toe aan de PCR-mix. Zorg er ook voor dat je steeds 2 of 3 positieve controles meeneemt en een negatieve controle (blanco). - Dek de plaat of de strip af met een doorzichtige thermoseal / caps. - Vortex de plaat of de strip en draai die daarna kort af met een centrifuge op 1000 RPM. Stap 2: PCR - Plaats de plaat in het PCR toestel en kies het juiste programma (onder Run) Stap 3: Testen PCR reactie - Maak een 2% agarosegel: o 2.8 g agarosepoeder + 140ml 1mM TBE buffer in geval van 15x20 cm tray o 3.5 g agarosepoeder + 175 ml 1mM TBE buffer in geval van 15x25 cm tray o Warm dit mengsel op in de microgolf tot het begint te koken en roer om. o Daarna 3 tot 4 keer laten opkoken tot dat de oplossing niet meer visceus is. o Laten afkoelen tot +/- 60°C in een oventje of op de bench en in geltray gieten. o Laat gel stollen. - Breng 2.5 µl orange loading dye in een strip en voeg 2.5 µl staal toe. - Laad 5 µl staal + loading dye in de laantjes van de gel (meest linkse laantje 2 µl ladder) - 30 min op 200 V laten lopen (running buffer = 0.5mM TBE) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen - 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Laat de gel 15 minuten kleuren in ethidium bromide oplossing in het ethidium bromide lokaal. - DNA visualiseren met behulp van een UV lamp en foto nemen. 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 4. Protocol agarosegelelektroforese Stap 1: Restrictie enzyme mix - Maak de restrictie mix aan volgens volgende verhoudingen (beschreven door producent restrictie-enzymes). Vermenigvuldig de volumes telkens met het aantal stalen dat je wil verknippen en maak een overmaat van ongeveer 10%. o Restrictie buffer Tango: 2 o Restrictie enzyme MspI: 1 o Aqua: 18 o PCR sample: 10 - Breng 21 µl van de mix in elk welletje van de plaat of strip of in een ebje. - Voeg nu 10 µl van elk staal toe. - Dek de plaat of de strip af met een doorzichtige thermoseal / caps en plaats de strip gedurende de gewenste tijd bij de gepaste temperatuur. Stap 2: Analyse fragmenten dmv gel elektroforese - Maak een 2% agarosegel: o 2.8 g agarosepoeder + 140ml 1mM TBE buffer in geval van 15x20 cm tray o 3.5 g agarosepoeder + 175 ml 1mM TBE buffer in geval van 15x25 cm tray o Warm dit mengsel op in de microgolf tot het begint te koken. o Haal uit de microgolf en roer om. o Daarna 3 tot 4 keer laten opkoken tot dat de oplossing niet meer visceus is. o Laten afkoelen tot +/- 60°C in een oventje of op de bench en in geltray gieten. - Breng 5 µl orange loading dye in een strip - Voeg 10 µl van elk staal toe. - Laad 15 µl staal+loading dye in de laantjes van de gel; meest linkse laantje 2 µl ladder laden (blauw). - 45 min op 200 V laten lopen (running buffer = 0.5mM TBE) - Laat de gel 15 minuten kleuren in ethidium bromide oplossing in het ethidium bromide lokaal. Bandjes visualiseren met behulp van een UV lamp en foto nemen. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 5. Protocol Taqman PCR : genotypering stalen Opm: Werken op ijs is noodzakelijk Bereken hoeveel van elk product je nodig hebt en hou rekening met overmaat van ongeveer 2 stalen. Voor 1 staal heb je nodig: a. 5 μL Taqman gtXPRESS (2x) b. 0.5 μL SNP genotyping assay (20x) c. 3.5 μL H2O Maak oplossing in 1,5 mL epje, vortex zeer goed en verdeel deze oplossing aan 9 μL in 48well plaat met behulp van handystep (Brand tip van 500 μL) Opm. Tijdens werken met 48-well plaat, probeer zoveel mogelijk de plaat te hanteren aan de zijschortjes. Op die manier heb je minder kans dat er een substantie op de plaat terecht komt dat het licht zal „scatteren‟ (in StepOne tijdens uitlezen plaat) Breng 1 μL DNA (9 ng/μL is max concentratie!!!) naar oplossing (zie plate design om te weten welk staal op welke plaats hoort) Neem 1 negatieve en 3 positieve controles mee Breng Clear adhesive folie op plaat. Neem hierbij alleen de zijkanten van de folie vast! (folie aandrukken door zachtjes met plastic tool over folie te wrijven, niet met doekje want dit laat stof achter. Het is niet nodig om de folie stevig aan te drukken want tijdens opwarmen in Stepone doet de kleefstof wel zijn werk. Verwijder de plastic randjes van de folie want de kleefstof op de randjes kan mss de StepOne beschadigen. Als je de grijze plastic tool van applied biosystems gebruikt om de folie tegen te houden, voorkom je voming van kreuken. Vortex plaat (niet te zacht) en draai af (centrifuge in telkamer tot 1000 laten komen en stoppen) Importeer de gegevens van de plaat in StepOne. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 6. Foto’s gels positieve controles rs7832552 Na PCR hadden alle aanwezige amplicons een lengte van ongeveer 200bp zoals kon worden afgelezen van de gel. Dit komt overeen met de verwachte lengte van 205bp. rs11206244 Na PCR hadden alle aanwezige amplicons een lengte tussen de 100 en 200bp zoals kon worden afgelezen van de gel. Dit komt overeen met de verwachte lengte van 124bp. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen rs2235544 Na PCR hadden alle aanwezige amplicons een lengte van iets meer dan 100bp zoals kon worden afgelezen van de gel. Dit komt overeen met de verwachte lengte van 113bp. rs225014 Na PCR hadden alle aanwezige amplicons een lengte iets meer dan 100bp zoals kon worden afgelezen van de gel. Dit komt overeen met de verwachte lengte van 114bp. Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 7. Online Hardy-Weinberg calculators Michael H. Court, 2005-2008, http://www.tufts.edu/~mcourt01/Documents/Court%20lab%20-%20HW%20calculator.xls Hardy-Weinberg equilibrium calculator rs7832552 (1e groep) Genotypes Observed # Genfrequentie (%) Homozygote reference C/C 346 51.6 Heterozygote C/T 273 40.7 Homozygote variant T/T 51 7.6 Var allele freq 0.28 χ2 = 0.079625405 2 χ test P value = 0.777806 (with 1 degree of freedom) Hardy-Weinberg equilibrium calculator rs7832552 (1e en 2e groep) Genotypes Observed # Genfrequentie (%) Homozygote reference C/C 488 49.5 Heterozygote C/T 424 43.0 Homozygote variant T/T 73 7.4 Var allele freq 0.29 χ2 = 2.149721773 2 χ test P value = 0.142596 (with 1 degree of freedom) Hardy-Weinberg equilibrium calculator rs11206244 Genotypes Observed # Genfrequentie (%) Homozygote reference 290 43.0 Heterozygote 310 46.0 Homozygote variant 75 11.0 Var allele freq 0.34 2 χ = 0.333496193 2 χ test P value = 0.563608 (with 1 degree of freedom) Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen Hardy-Weinberg equilibrium rs2235544 Genotypes Observed # Homozygote reference: 214 Heterozygote: 321 Homozygote variant: 133 Var allele freq: 0.44 2 χ = 0.403596069 2 χ test P value = 0.525238 Genfrequentie (%) 32.0 48.1 19.9 (with 1 degree of freedom) Hardy-Weinberg equilibrium rs225014 Genotypes Observed # Homozygote reference: 288 Heterozygote: 310 Homozygote variant: 77 Var allele freq: 0.34 2 χ = 0.218471189 2 χ test P value = 0.640207 (with 1 degree of freedom) Genfrequentie (%) 42.7 46.0 11.4 Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen 8. Afkortingenlijst (alfabetisch) ATG = anti-TG ATPO = anti-TPO BMC = bone mineral content BMD = bone mineral density BMI = body mass index D1 = deïodinase 1 D2 = deïodinase 2 D3 = deïodinase 3 DiO1-gen = deïodinase 1 gen DiO2-gen = deïodinase 2 gen DiO3-gen = deïodinase 3 gen DIT = di-iodotyrosine DNA = desoxyribonucleïnezuur (of acid) DXA = dual energy X-ray absorptiometry ECLIA = elektro-chemoluminiscentie immuno-assay EDTA = ethylene-diamine tetra-azijnzuur FT3 = free of vrij T3 FT4 = free of vrij T4 GWAS = genome wide association study HPTA = hypothalomo-pituitary-thyroid axis IRD = inner ring deiodination IVA = instant vertebral assessment MCT = monocarboxylaat transporter MIT = monoiodotyrosine Faculteit Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen 2e jaar Master in de Biomedische Wetenschappen NIS = natrium(Na)/jodium(I) symporter OATP = organic anion transporting peptides ORD = outer ring deiodination PCR = polymerase chain reaction pQCT = peripheral quantative computed tomography RIA = radio-imunno-assay rT3 = reverse T3 of 3,3‟,5‟-tri-iodothyronine SNP = single nucleotide polymorphism T2 = 3,3‟-di-iodothyronine T3 = 3,3‟,5-tri-iodothyronine T4 = thyroxine TBE-buffer = Tris/Boraat/EDTA-buffer TBG = thyroid-bindend globuline TG = thyroglobuline TH = thyroid hormoon (of schildklierhormoon) TPO = thyroid peroxidase TRH = thyroid releasing hormone TRHR = thyroid releasing hormone receptor TSH = thyroid stimulating hormone TSHR = thyroid stimulating hormone receptor TT3 = totaal T3 TT4 = totaal T4